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1、实验项目名称:控制系统模型的建立与仿真实验学时:4同组学生姓名:实验地点:实验日期:2018.4实验成绩:批改教师:批改时间:一、实验目的和要求1.熟悉MATLAB控制系统工具箱中线性控制系统传递函数模型的相关函数;2.熟悉SIMULINK模块库,能够使用SIMULINK进行控制系统模型的建立及仿真。二、实验仪器和设备1、PC机1台并安装MATLAB7.0以上版本。三、实验过程1.熟悉线性控制系统传递函数模型的相关函数。(1)tf()函数可用来输入系统的传递函数该函数的调用格式为G=tf(num,den);其中num,den分别为系统传递函数的分子和分母多项式系
2、数向量。返回的G为系统的传递函数形式。但如果分子或分母多项式给出的不是完全的展开的形式,而是若干个因式的乘积,则事先需要将其变换为完全展开的形式,两个多项式的乘积在MATLAB下借用卷积求取函数conv()得出,其调用格式为:p=conv(p1,p2)MATLAB还支持一种特殊的传递函数的输入格式,在这样的输入方式下,应该先用s=tf(’s’)定义传递函数算子,然后用数学表达式直接输入系统的传递函数。请自己通过下面两个例子来演示和掌握tf()和s=tf(’s’)算子这两种输入方式。例1设系统传递函数输入方式一:num=[1,5,3,2];den=[1,2,4,3
3、,1];%分子多项式和分母多项式G=tf(num,den)%这样就获得系统的数学模型G输入方式二:s=tf(’s’);G=(s^3+5*s^2+3*s+2)/(s^4+2*s^3+4*s^2+3*s+1)任务一:将下列传递函数分别采用上面两种输入方式进行输入,并截图记录。①①提示:借助conv()函数获得分子和分母多项式系数(2)zpk()函数可得到控制系统的零极点形式的传递函数该函数的调用格式为G=zpk(Z,P,K)其中K为系统传函零极点形式的增益,Z,P分别为系统传递函数的零点和极点列向量。返回的G为传递函数形式。例2设系统传递函数任务二:在MATLAB命
4、令窗口中验证下面的命令,并截图记录。(3)已知传递数函的分子、分母多项式系数,可用tf2zp()函数求出传函的零点向量、极点向量和增益。该函数的调用格式为[Z,P,K]=tf2zp(num,den)已知传递数函的零点、极点和增益,可用zp2tf()函数求出传函的分子、分母多项式系数。该函数的调用格式为[num,den]=zp2tf(Z,P,K)任务三:以为例,练习这两个函数的使用,并截图记录。任务四:在SIMULINK环境下搭建阶跃响应时的模型,并用示波器观测输出波形,将示波器横轴终值修改为50,记录仿真图及示波器波形并截图记录。A)(传递函数形式)B)(零极点
5、形式)2.求图示系统的传递函数,其中K1=10,K2=20。3.已知系统状态空间模型为:求其零极点模型。4.系统的零极点增益模型如下:求系统的传递函数模型和状态空间模型。四、实验结果与分析1、写出控制系统的几种传递函数模型,它们之间是如何互相转换的?G(s)=C(s)/R(s)=(b1Sm+b2Sm-1+…+bm)/(a1Sn+a2Sn-1+…+an)=num(s)/den(s)在MATLAB中,用函数命令tf()来建立控制系统的传函模型,或者将零极点增益模型、状态空间模型转换为传函模型。tf()函数命令的调用格式为:(圆括号中的逗号不能用空格来代替)sys=t
6、f(num,den)[G=tf(num,den)]其中,函数的返回变量sys或G为连续系统的传函模型;函数输入参量num和den分别为系统的分子分母多项式的系数向量。conv()函数为标准的MATLAB函数,用来求取2个向量的卷积,多项式乘法也可用此函数来计算。conv()函数允许任意地多层嵌套,从而表示复杂的计算。2、说说你在使用MTALB软件进行控制系统建模与仿真过程中所遇到的问题和解决的方法。(不少于50字)在本次实验中,我加深了对此软件的认识,了解其在自动控制中的重要作用。通过从此次实验的锻炼,提高了自己的动手能力和自我学习能力。不懂时会查书籍和问题讨论
7、。努力锻炼我对于这个软件的运用能力跟理解能力。实验项目名称:复杂系统的仿真实验学时:8同组学生姓名:实验地点:C304实验日期:2018.5实验成绩:批改教师:批改时间:一、实验目的和要求1.能够结合根据本专业问题建立一个复杂系统的模型;2.能够使用SIMULINK工具进行复杂系统模型的建立及仿真。二、实验仪器和设备1、PC机1台并安装MATLAB7.0以上版本。三、实验过程1、同步发电机的原理及短路分析的建模与仿真;2、单相半波可控整流电路的建模与仿真;3、单相桥式全控整流电路建模与仿真;4、三相半波可控整流电路建模与仿真;5、三相半波有源逆变电路建模与仿真;
8、6、三相桥式半控整流电路