自动控制原理实验报告.pdf

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1、自动控制原理实验报告书姓名：薛世玮班级：076082-10学号：20081001138专业：测控技术与仪器指导老师：谭智力实验一MATLAB的基本应用一、实验目的熟悉matlab的基本知识，会利用其与控制系统有关的函数分析和设计控制系统。二、实验内容及结果1、系统模型如下所示，判断系统的稳定性，以及系统是否为最小相位系统。323s+16s41s+28G(s)=65432s+14s110s+528s1494s+2117s112（1）实验结果如下：（2）实验程序代码见附录1.1。10s+252、已知某闭环系统的传递函数为：G(s)=，求其单位阶跃响320.16s+1.96

2、s10s+25应曲线，单位脉冲响应曲线，以及输入信号为r(t)=1+t的响应曲线。（1）单位阶跃响应曲线结果如下：（2）单位阶跃响应曲线：冲击响应：（3）输入信号为r(t)=1+t的响应曲线实验结果如下：（4）实验程序代码见附录1.2.。3、系统结构图如下所示，画出nyquist频率曲线和伯德图，判断系统的稳定性。16.7s其中G(s)=。(0.85s+1)(0.25s1)(0.0625+1)（1）奈奎斯特曲线如下：（2）伯德图如下：（3）系统稳定性判定结果如下：（4）实验程序代码见附录1.3。k4、已知某单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=要求：绘制系s(0.0

3、1s+1)(0.02s1)统的闭环根轨迹，并确定使系统产生重实根和纯虚根的开环增益k。（1）闭环根轨迹图如下：（2）系统重实根和纯虚根的开环增益如下：K=146.45时，系统有纯虚根，交点为（0，±69.866i）；K=9.6223时，系统有重实根，交点为（-21.033，i0）；0

4、；（3）K=55时，闭环系统的冲击响应为：（4）K=56时，闭环系统的冲击响应为：（5）实验程序代码见附录1.5。6、在SIMULINK中建立如图所示的数学模型，绘制其单位阶跃响应曲线，开环及闭环伯德图。(1)运行结果如下图所示：(2)程序代码如下：[A,B,C,D]=linmod('untitled6')[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)bode(num,den)实验二典型环节及阶跃响应测试（模拟实验）一、实验的基本原理控制系统的模拟实验是采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器和RC组成的不同输入网络和反馈网络组合，模拟出各种典型环节，然后

5、按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。然后将输入信号加到模拟系统的输入端，使系统产生动态响应。这时，可利用计算机或示波器等测试仪器，测量系统的输出，便可观测到系统的动态响应过程，并进行性能指标的测量。若改变系统的某一参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。二、实验要求1）根据每一个原理图，写出其传递函数；2）画出每一种典型环节的阶跃响应曲线；3）讨论振荡环节（二阶系统）：按实验给出的欠阻尼下的响应曲线，求出tp和ts，与理论值相比较，讨论振荡环节性能指标与ζ，ωn的关系。时域性能指标测量方法：（1）最大超调量σ%：利用输出波形，读出

6、响应最大值和稳态值所具有的刻度值。（2）峰值时间tp：根据输出的波形最大值，找出这一点在水平方向上所具有的刻度值。（3）调节时间ts：读出水平方向上对应输出从零到进入5％或2％误差带时所占的刻度值三、实验内容1、比例环节，其中取R1=100K，R2=200K，R2（1）系统传递函数为G(s)=21R1（2）其阶跃响应曲线如下图：（3）程序代码如下：num=[-2]den=[1]G=tf(num,den)step(G)2、积分环节，取R1=100K，C=1μf，110（1）系统传递函数为G(s)=2sRCs1（2）阶跃响应曲线如下图：（3）程序代码如下：num=[-10

7、]den=[1,0]G=tf(num,den)step(num,den)3、微分环节令R2=100K，C1=1μf，C2=0.01μf，sCR100s12（1）系统传递函数为G(s)=31+sRC1000s22（2）阶跃响应如下图所示：（3）程序代码：num=[-100,0]den=[1,1000]G=tf(num,den)step(num,den)4、惯性环节取R1=100KR2=200K，C=1μf，R22（1）系统传递函数G(s)=4R(1+sRC)10.2s12（2）阶跃响应曲线如下图：（3）代码如下：num=[-2]den=[0.2,1]G