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《实验三基于Matlab的控制系统实验研究综合.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、实验三基于Matlab的控制系统实验研究综合一目的与任务1．了解MATLAB软件仿真平台2．掌握利用程语言及Simulink仿真平台进行控制系统仿真的方法3．掌握基于Matlab绘制控制系统各种曲线的方法二实验要求1．熟悉Simulink仿真平台2．基于Matlab的仿真程序的编写3．掌握MATLAB环境下系统的阶跃响应曲线，根轨迹曲线以及频率特性曲线的绘制三实验内容（一）阶跃响应1．二阶系统的闭环传递函数为:G1(s)=10/(s^2+2s+10)（1）计算系统的闭环根阻尼比无阻尼振动频率，并作记录。P=[121
2、0];r=roots(P)r=-1.0000+3.0000i-1.0000-3.0000i（2）键入程序，观察记录阶跃响应曲线。>>num=[10];den=[1210];sys=tf(num,den)sys=10-----------------------s^2+2s+10Continuous-timetransferfunction.>>step(sys)实际值理论值峰值1.351.351峰值时间tp1.061.047过渡时间ts%52.52s3.00s%23.54s4.00s理论值计算参考二阶系统时域分析性
3、能指标计算ζ=0.3163ωn=≈3.1622.修改参数，分别实现§=1，§=2的响应曲线，并与原系统响应曲线记录在同一幅画中。num=[10]den=[1210]sys=tf(num,den)step(sys)holdonnum=[10]den=[16.32410]sys=tf(num,den)step(sys)holdonnum=[10]den=[112.64810]sys=tf(num,den)step(sys)holdon修改参数，Wn1=0.5Wn0,Wn2=2Wn0的响应曲线，并与原系统响应曲线记录在在
4、同一幅图中。num=[10]den=[1210]sys1=tf(num,den)step(sys1)holdonnum=[2.4996]den=[11.00014062.4996]sys2=tf(num,den)step(sys2)holdonnum=[40]den=[14.000562440]sys3=tf(num,den)step(sys3)holdon3.试做出系统的脉冲响应曲线和斜坡响应曲线。num=[10]den=[1210]sys=tf(num,den)impulse(sys)4.在SIMULINK环境
5、下，构造系统的结构图，作时域仿真并与命令行方式取得的响应曲线进行对比。斜坡响应曲线（一）根轨迹1系统开环传递函数为:G01(s)=kg/s(s+1)(s+2)(1)绘制系统的根轨迹(2)确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益(3)确定临界稳定时的根轨迹增益KgL(4)系统稳定的根轨迹增益kg范围(0，6]2.系统开环传递函数为Go2(s)=kg(s+1)/s(s-1)(s^2+4s+16)(1)绘制系统的根轨迹(2)确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益(3)确定临界稳定时的根轨迹增益KgL(4)系统稳定的根轨迹增益k
6、g范围[23.4,35.7]附录：k=1z=[-1]p=[01-2+3.4641i-2-3.4641i]sys=zpk(z,p,k)rlocus(sys)grid(三)Bode图1.开环传递函数为G(s)=T=0.1§=2,1,0.5,0.1,0.01要求：不同阻尼比情况下，绘制系统Bode图并保存在同一幅图中。幅频特性中，ω=10时，最小的是ζ=2，最大的是ζ=0.01。相频特性中，ω=10时，越变最小的是ζ=2，越变最大的是ζ=0.01附录：>>n=1;>>d1=[0.010.41];d2=[0.010.21]
7、;d3=[0.010.11];>>d4=[0.010.021];d5=[0.010.0021];>>bode(n,d1);holdon;>>bode(n,d2);bode(n,d3);bode(n,d4);bode(n,d5)>>grid2.开环传递函数为G（s）=31.6/s(0.01s+1)(0.1s+1)（1)作博德图，在曲线上标出：幅频特性——初始段斜率，高频段斜率，开环截止频率，中频段穿越斜率。相频特性——低频段渐近相位角，高频段渐近相位角-180度线的穿越频率。（2）由稳定裕度命令计算系统的稳定裕度Lg
8、和γc,并确定系统的稳定性。(3)在图上作近似折线特性相比较。num=31.6den=[0.0010.1110]sys=tf(num,den)bode(sys)grid幅频特性低频段的斜率=(50-29.9)/(0.1-1)=-22.33高频段的斜率=开环截止频率为:16.3rad/s开环截止频率是开环幅频特性中，幅频特性曲线穿越0dB线的频率，记为ωc中频
