matlab自控仿真实验报告.doc

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1、目录实验一MATLAB及仿真实验（控制系统的时域分析）…………1实验二MATLAB及仿真实验（控制系统的根轨迹分析）…………4实验三MATLAB及仿真实验（控制系统的频域分析）…………7实验一MATLAB及仿真实验（控制系统的时域分析）学习利用MATLAB进行以下实验，要求熟练掌握实验内容中所用到的指令，并按内容要求完成实验。一、实验目的学习利用MATLAB进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性；二、预习要点1、系统的典型响应有哪些？2、如何判断系统稳定性？3、系统的动态性能指标有哪些？三、实验方法（一）四种典型响应1、阶跃响应：

2、阶跃响应常用格式：1、；其中可以为连续系统，也可为离散系统。2、；表示时间范围0---Tn。3、；表示时间范围向量T指定。4、；可详细了解某段时间的输入、输出情况。2、脉冲响应：脉冲函数在数学上的精确定义：其拉氏变换为：所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。脉冲响应函数常用格式：①；②③（二）分析系统稳定性有以下三种方法：1、利用pzmap绘制连续系统的零极点图；2、利用tf2zp求出系统零极点；3、利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点（二）系统的动态特性分析Matlab提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step、单位脉冲响应函数impulse、零输入响

3、应函数initial以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容(一)稳定性1．系统传函为，试判断其稳定性den=[134272];p=roots(den)输出结果是：p=-1.7680+1.2673i-1.7680-1.2673i0.4176+1.1130i0.4176-1.1130i-0.2991有实部为正根，所以系统不稳定。2．用Matlab求出的极点。den=[17352];p=roots(den)输出结果：p=-6.65530.0327+0.8555i0.0327-0.8555i-0.4100（二）阶跃响应1.二阶系统1）键入程序，观察并记录单位阶跃

4、响应曲线num=10;den=[1210];t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)2）计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并记录P1=-1.0000+3.0000i;P2=-1.0000-3.0000i;ξ=10/√10；w=√103）记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间，并填表：实际值理论值峰值Cmax1.35峰值时间tp1.03过渡时间ts4）修改参数，分别实现和的响应曲线，并记录5）修改参数，分别写出程序实现和的响应曲线，并记录2.作出以下系统的阶跃响应，并与原系统响应曲线进行比较，作出相应的实验分析结果（1），有

5、系统零点的情况num=[210];den=[1210];t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)（2），分子、分母多项式阶数相等num=[10.510];den=[1210];t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)（3），分子多项式零次项为零num=[10.50];den=[1210];t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)（4），原响应的微分，微分系数为1/103.单位阶跃响应：求该系统单位阶跃响应曲线,并在所得图形上加网格线和标题（三）系统动态特性分析用Matlab求二阶系统和的峰值

6、时间上升时间调整时间超调量。num1=[120];den1=[112120];sys1=tf(num1,den1);num2=[0.01];den2=[10.0020.01];sys2=tf(num2,den2);t=0:0.01:10;figure(1)step(sys1,t);gridfigure(2)step(sys2,t);grid由图知第一个的峰值时间=0.34，上升时间=0.159，调整时间=0.532，超调量=12.8由图知第二个的调整时间=10，超调量=0五．实验报告要求：a)完成上述各题b)分析阻尼比、无阻尼振荡频率对系统阶跃响应和脉冲响应的影

7、响c)分析零初值、非零初值与系统模型的关系d)分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系e)分析零极点对系统性能的影响实验二MATLAB及仿真实验（控制系统的根轨迹分析）一实验目的1．利用计算机完成控制系统的根轨迹作图2．了解控制系统根轨迹图的一般规律3．利用根轨迹图进行系统分析二预习要点1.预习什么是系统根轨迹？2.闭环系统根轨迹绘制规则。三实验方法（一）方法：当系统中的开环增益k从0到变化时，闭环特征方程的根在复平面上的一组曲线为根轨迹。设系统的开环传函为：，则系统的闭环特征方程为：根轨迹即是描述上面方程的根，随k变化在复平面的分布。（二）MATLAB画根轨迹的函

8、数常用格式：利用Matl