線性系統(tǒng)的頻域分析MATLAB實(shí)驗(yàn)

1、-作者xxxx-日期xxxx線性系統(tǒng)的頻域分析MATLAB實(shí)驗(yàn)【精品文檔】武漢工程大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè) 班號(hào) 組別 指導(dǎo)教師 陳艷菲 姓名 同組者 實(shí)驗(yàn)名稱 線性系統(tǒng)的頻域分析 實(shí)驗(yàn)日期 第 次實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析四、 實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟練掌握用MATLAB語句繪制頻域曲線。2掌握控制系統(tǒng)頻域范圍內(nèi)的分析校正方法。3掌握用頻率特性法進(jìn)行串聯(lián)校正設(shè)計(jì)的思路和步驟。二，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。1 某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試設(shè)計(jì)一超前校正裝置，使 校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相位裕量，增益裕量繪制伯德圖程序，以及計(jì)算穿越頻率，相位裕量ans => e=

2、5; r=50; r0=9; gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(num0,den0);>> phic=(r-r0+e)*pi/180; gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(num0,den0);>> alpha=(1+sin(phic)/(1-sin(phic)gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(num0,den0);alpha =6.1261 gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(num0,den0);gm1,pm1,wcg1,wcp1num0=20; den0=2,1,0; w=0.1:1000;margin(

3、num0,den0) grid;原系統(tǒng)的伯德圖：num/den = 1.2347 s + 1 - 0.20154 s + 1校正之后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為: num/den = 6.1734 s + 5 - 0.20154 s4 + 1.6046 s3 + 3.4031 s2 + 2 salpha =6.1261;il,ii=min(abs(mag1-1/sqrt(alpha);wc=w( ii); T=1/(wc*sqrt(alpha);numc=alpha*T,1; denc=T,1;num,den=series(num0,den0,numc,denc); gm,pm,wcg,wcp=mar

4、gin(num,den); printsys(numc,denc) disp('УÕýÖ®ºóµÄϵͳ¿ª»·´«µÝº¯ÊýΪ:');printsys(num,den) mag2,phase2=bode(numc,denc,w); mag,phase=bode(num,den,w); subp

5、lot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'-',w,20*log10(mag2),'-.');grid; ylabel('·ùÖµ(db)'); title('-Go,-Gc,GoGc');subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'-',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':');grid; ylabel('&#

6、207;àλ(0)'); xlabel('ƵÂÊ(rad/sec)');title('УÕýÇ°£º·ùÖµÔ£Á¿=',num2str(20*log10(gm1),'db','ÏàλԣÁ¿=',num2st

7、r(pm1),'0''УÕýºó£º·ùÖµÔ£Á¿=',num2str(20*log10(gm),'db','ÏàλԣÁ¿=',num2str(pm),'0');矯正后系統(tǒng)的伯德圖矯正之前系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)矯正之后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：比較矯正前后系統(tǒng)的響應(yīng)情況：可以看出超前

8、矯正使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間變短，響應(yīng)更加迅速，但是超調(diào)量偏大，對(duì)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能起到了巨大的作用。2 某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試設(shè)計(jì)一個(gè)合適的滯后校正網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差約為0.04，相角裕量約為。原系統(tǒng)的伯德圖：ans = num0=25; den0=conv(1,1,conv(1,1,1,1); w=logspace(-1,1.2);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(num0,den0);mag1,phase1=bode(num0,den0,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1margin(num0,den0) grid;由此可以看出，相位裕量小于0

9、，系統(tǒng)不穩(wěn)定。num0=25; den0=conv(1,0,conv(1,0,1,0); w=logspace(-1,1.2);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(num0,den0);mag1,phase1=bode(num0,den0,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1margin(num0,den0) grid;e=10; r=45; r0=pm1;phi=(-180+r+e);il,ii=min(abs(phase1-phi);wc=w( ii); beit=mag1(ii); T=10/wc; numc= T,1; denc= beit*T,1;num,den=s

10、eries(num0,den0,numc,denc);gm,pm,wcg,wcp=margin(num,den);printsys(numc,denc) disp('УÕýÖ®ºóµÄϵͳ¿ª»·´«µÝº¯ÊýΪ:'printsys(num,den) mag2,phase2=bode(numc

11、,denc,w);mag,phase=bode(num,den,w); subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'-',w,20*log10(mag2),'-.');grid; ylabel('·ùÖµ(db)'); title('-Go,-Gc,GoGc');subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'-',w,phase2,'-',w,(w-

12、180-w),':');grid; ylabel('Ïàλ(0)'); xlabel('ƵÂÊ(rad/sec)');title('УÕýÇ°£º·ùÖµÔ£Á¿=',num2str(20*log10(gm1),'db','ÏàÎ

13、87;Ô£Á¿=',num2str(pm1),'0''УÕýºó£º·ùÖµÔ£Á¿=',num2str(20*log10(gm),'db','ÏàλԣÁ¿=',num2str(pm),'0');矯正后系的伯德圖統(tǒng)矯正前系統(tǒng)的

14、單位階躍響應(yīng)矯正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)由矯正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)比較可以看出，系統(tǒng)進(jìn)過矯正之后由不穩(wěn)定變?yōu)榉€(wěn)定。3某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試設(shè)計(jì)一滯后-超前校正裝置，使校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)，相位裕量，增益裕量。原系統(tǒng)伯德圖及程序：程序：num0=5; den0=conv(1,0,conv(1,1,1,2); w=logspace(-1,1.2);gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(num0,den0);mag1,phase1=bode(num0,den0,w);gm1,pm1,wcg1,wcp1margin(num0,den0) grid;ans =系統(tǒng)穩(wěn)定

15、裕量過小，臨界穩(wěn)定。矯正后系統(tǒng)伯德圖矯正程序及結(jié)果：num/den = 14.9975 s2 + 9.1921 s + 1 - 14.9975 s2 + 70.9235 s + 1校正之后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為: num/den = 74.9877 s2 + 45.9604 s + 5 - 14.9975 s5 + 115.916 s4 + 243.7654 s3 + 144.8469 s2 + 2 swc=1.4142; beit=10; T2=10/wc; lw=20*log10(w/1.58)-9.12; il,ii=min(abs(lw+20); w1=w(ii);numc1=1/w1,

16、1;denc1=1/ (beit*w1),1;numc2= T2,1;denc2= beit*T2,1;numc,denc=series(numc1,denc1,numc2,denc2);num,den=series(num0,den0,numc,denc);printsys(numc,denc) disp('УÕýÖ®ºóµÄϵͳ¿ª»·´«µÝº&#

17、175;ÊýΪ:');printsys(num,den) mag2,phase2=bode(numc,denc,w); mag,phase=bode(num,den,w); gm,pm,wcg,wcp=margin(num,den); subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'-',w,20*log10(mag2),'-.');grid; ylabel('·ùÖµ(db)'); tit

18、le('-Go,-Gc,GoGc');subplot(2,1,2); semilogx(w,phase,w,phase1,'-',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':');grid; ylabel('Ïàλ(0)'); xlabel('ƵÂÊ(rad/sec)');title('УÕýºó£º·ùÖµÔ£Á¿=',num2str(20*log10(gm),'db','Ïà