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1、《控制系统仿真》(实验/学习总结>报告题目:经典控制系统分析院系：电子信息与控制工程系专业：测控技术与仪器专业授课教师：陈政强石玉秋本科生：班级：测控081学号：200800304005完成时间：2018.01.12实验目的以MATLAB及Simulink为工具，对控制系统进行时域、频域及根轨迹分析。实验原理1、时域分析法是根据系统的微分方程<或传递函数），利用拉普拉斯变换直接解出动态方程，并依据过程曲线及表达式分析系统的性能。时域响应指标如图1所示。15/15图1典型的系统时域响应指标表示延迟时间td，指响应曲线第一次达到其终值一半所
2、需要的时间。上升时间tr，指响应曲线从终值10%上升到终值90%所需要的时间；对于有振荡的系统，也可定义为响应从零第一次上升到终值所需要的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。b5E2RGbCAP峰值时间tp，指响应超过终值达到第一个峰值所需要的时间。调节时间ts，指响应达到并保持在终值±5%<或±2%）内所需要的时间。超调量σ%，指响应的最大偏离量h(tp>与终值h(∞>之差的百分比，即：稳态误差，描述系统稳态性能的一种性能指标。1、频域分析法通常从频率特性出发对系统进行研究。在工程分析和设计中，通常把频率特性画成一些曲线，从频率特
3、性曲线出发进行研究。这些曲线包括幅频特性和相频特性曲线，幅相频率特性曲线，对数频率特性曲线以及对数幅相曲线等，其中以幅相频率特性曲线，对数频率特性曲线应用最广。对于最小相位系统，幅频特性和相频特性之间存在着唯一的对于关系，故根据对数幅频特性，可以唯一地确定相应的相频特性和传递函数。根据系统的开环频率特性去判断闭环系统的性能，并能较方便地分析系统参量对系统性能的影响，从而指出改善系统性能的途径。p1EanqFDPw2、根轨迹是求解闭环系统特征根的图解方法。由于控制系统的动态性能是由系统闭环零极点共同决定，控制系统的稳定性由闭环系统极点唯一
4、确定，利用根轨迹确定闭环系统的零极点在s平面的位置，分析控制系统的动态性能。DXDiTa9E3d实验内容与步骤：1.<4.8的第一小问：）程序：num=[122]。den=[10]。sys=tf(num,den>。rlocus(sys>15/15运行结果：<4.11）：程序：num=conv(1301,[14.9]>。den=conv(conv([1525],[15.1]>,[150]>。G=tf(num,den>RTCrpUDGiTC=dcgain(G>%计算系统的终值[y,t]=step(G>。[Y,k]=max(y>。percen
5、tovershoot=100*(Y-C>/C%计算超调量i=length(t>。while(y(i>>0.98*C&y(i><1.02*C>i=i-1。endsettlingtime=t(i>%计算调节时间运行结果：Transferfunction:1301s+6375------------------------------------------s^4+60.1s^3+555.5s^2+2653s+6375C=1.0000percentovershoot=16.9668settlingtime=1.63443、已知某控制系统的开环
6、传递函数15/15试绘制系统的开环频率特性曲线，并求出系统的幅值与相位裕量。程序：num=1.5。den=conv(conv([10],[11]>,[12]>。G=tf(num,den>。5PCzVD7HxAbode(G>grid[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G>%Gm,Pm,Wcg,Wcp分别为幅值稳定裕度，相角稳定裕度，相角穿越频率，幅值穿越频率运行结果：Gm=4.0000Pm=41.5340Wcg=1.4142Wcp=0.61185、对下面传递函数给出的对象模型绘制根轨迹曲线，并得出在单位反馈下使得闭环系统稳定的K
7、值范围。对在单位反馈下使闭环系统稳定的K值允许范围内的K值绘制阶跃响应，分析不同K值对系统响应有何影响，并给出必要的解释。jLBHrnAILg程序与运行结果：den=conv([0.51],conv([0.21],[0.11]>>。num=[-0.51]。g=tf(num,den>。rlocus(g>15/15在命令窗口输入：[k,pples]=rlocfind(g>，再将图形局部放大。如下图：再放大图上选中与虚轴相交处的点，然后命令窗口上即出现如下的运行结果：selected_point=-0.0000+3.6978i15/15k=1
8、.3260pples=-16.9991-0.0004+3.6991i-0.0004-3.6991i由此可知，使系统稳定的K值范围是：0
