實(shí)驗(yàn) 五 用MATLAB繪制系統(tǒng)根軌跡(1).doc

自動控制原理 課程驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱用MATLAB繪制系統(tǒng)根軌跡實(shí)驗(yàn)時(shí)間2013年 05月04日學(xué)生姓名實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)070312同組人員無專業(yè)班級電技1101B1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）熟練掌握使用MATLAB繪制控制系統(tǒng)零極點(diǎn)圖和根軌跡圖的方法；2）學(xué)會分析控制系統(tǒng)根軌跡的一般規(guī)律；2、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料：計(jì)算機(jī)一臺 matlab軟件2010a版本3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理：原理：1）根軌跡與穩(wěn)定性；2）二階系統(tǒng)根軌跡的一般規(guī)律：若閉環(huán)極點(diǎn)為復(fù)數(shù)極點(diǎn)，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，單位階躍響應(yīng)為阻尼振蕩過程，且超調(diào)量將隨K值的增大而加大，但調(diào)節(jié)時(shí)間的變化不顯著；若閉環(huán)兩個(gè)實(shí)數(shù)極點(diǎn)重合，系統(tǒng)為臨界阻尼系統(tǒng)，單位階躍響應(yīng)為非周期過程，但是響應(yīng)速度較過阻尼快；若所有閉環(huán)極點(diǎn)位于實(shí)軸上，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，單位階躍響應(yīng)為非周期過程。內(nèi)容：1）繪制系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖，MATLAB提供pzmap()函數(shù)來繪制系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖，其調(diào)用格式為pzmap(num,den)或p,z= pzmap(num,den)。已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，繪制系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖。2）繪制控制系統(tǒng)的根軌跡圖并分析根軌跡的一般規(guī)律MATLAB提供rlocus()函數(shù)來繪制系統(tǒng)的根軌跡圖，其調(diào)用格式為rlocus(num,den) %直接在s平面上繪制系統(tǒng)的根軌跡圖，k,r=rlocfind(num,den) %在作好的根軌跡圖上，確定被選的閉環(huán)極點(diǎn)位置的增益值k和此時(shí)的閉環(huán)極點(diǎn)r(向量)的值。在作出根軌跡圖后，再執(zhí)行該命令，命令窗口會出現(xiàn)提示語，“Select a point in the graphics windows”,此時(shí)將鼠標(biāo)移至根軌跡圖并選定位置，單擊左鍵確定，出現(xiàn)“”標(biāo)記，在MATLAB窗口上即得到該點(diǎn)的根軌跡開環(huán)增益K值和對應(yīng)的所有閉環(huán)根r(列向量)。 若已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，繪制系統(tǒng)的根軌跡圖，并分析根軌跡的一般規(guī)律。K=1;z=;p=0 -1 -2;num,den=zp2tf(z,p,k);rlocus(num,den),grid 3)研究閉環(huán)零、極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響。已知一負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，繪制其根軌跡圖。4、實(shí)驗(yàn)方法、步驟：1） 編程分別繪制系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖和根軌跡圖；2）在根軌跡上標(biāo)注分離點(diǎn)和臨界開環(huán)增益對應(yīng)的點(diǎn)，顯示相關(guān)的性能指標(biāo)；3）在根軌跡各區(qū)段上取點(diǎn)，使用rlocfind（）命令分別在， 處，得到相應(yīng)的開環(huán)增益K和閉環(huán)極點(diǎn)r，由這兩組參數(shù)寫出系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)，分別繪制其對應(yīng)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，記錄系統(tǒng)性能指標(biāo)，并比較分析。num=1 5 5;den=1 3 4 2 0G=tf(num,den);G1=zpk(G);z=G1.z;p=G1.p;Z=z:;P=p:;k=G1.k;pzmap(G);pzmap(G1);grid onK=1;z=;p=0 -1 -2;num,den=zp2tf(z,p,k);rlocus(num,den),k,r=rlocfind(num,den)num=1 3;den=1 2 0;sgridrlocus(num,den);k,r=rlocfind(num,den)5、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄： 6、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：借助適當(dāng)原理、公式、模型、利用必要的軟件或其它分析方法、手段，對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象、所獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體、充分的分析。本部分的撰寫應(yīng)完整呈現(xiàn)出分析過程。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析時(shí)應(yīng)分析現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。與實(shí)驗(yàn)預(yù)期相符合的，應(yīng)給出其理論解釋；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)預(yù)期不相符的，應(yīng)剖析是哪個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)出了問題導(dǎo)致該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析應(yīng)充分、具體、合理。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)可圍繞要達(dá)成的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，借助公式、模型或必要軟件，結(jié)合作圖、計(jì)算等方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程應(yīng)條理清晰，層次清楚。必要時(shí)，可對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合分析，相互印證。7、實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析后得到最終結(jié)論和實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的完成情況。（2050字）指導(dǎo)教師評語和成績評定： 本欄由指導(dǎo)教師填寫指導(dǎo)教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況進(jìn)行概括評論。指出學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫