MATLAB實驗報告_1

1、matlab實驗報告 atl k /simulink 與控制系統(tǒng)仿真實驗報告 專 業(yè): 班 級： 學(xué) 號: 姓 名: 指導(dǎo)教師： 實驗、 ma la /si lin 仿真基礎(chǔ)及控制系統(tǒng)模型得建立 一、實驗?zāi)康?1、掌握 matlabimulink 仿真得基本知識； 、熟練應(yīng)用atlab 軟件建立控制系統(tǒng)模型. 二、實驗設(shè)備 電腦一臺;lab 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 1、熟悉 mtla/suink 仿真軟件。 2、一個單位負(fù)反饋二階系統(tǒng),其開環(huán)傳遞函數(shù)為。用 simlin建立該控制系統(tǒng)模型,用示波器觀察模型得階躍響應(yīng)曲線,并將階躍響應(yīng)曲線導(dǎo)入到 matlab 得工作空間中，在命令窗口繪制該模

2、型得階躍響應(yīng)曲線。 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 錯誤! ! 未定義書簽。示波器輸出結(jié)果圖 3、某控制系統(tǒng)得傳遞函數(shù)為，其中。用 simu建立該控制系統(tǒng)模型，用示波器觀察模型得階躍響應(yīng)曲線,并將階躍響應(yīng)曲線導(dǎo)入到 mtla得工作空間中,在命令窗口繪制該模型得階躍響應(yīng)曲線。 圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 錯誤! ! 未定義書簽。 示波器輸出結(jié)果圖 圖 錯誤! ! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 工作空間中仿真結(jié)果圖形化輸出 4、一閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，其中系統(tǒng)前向通道得傳遞函數(shù)為,而且前向通道有一個0、2,、5得限幅環(huán)節(jié),圖中用 n 表示，反饋通道得增益為、5，系統(tǒng)為負(fù)反饋，階躍輸入經(jīng) 1、5 倍得增益作用到系統(tǒng).用

3、 simlin建立該控制系統(tǒng)模型，用示波器觀察模型得階躍響應(yīng)曲線,并將階躍響應(yīng)曲線導(dǎo)入到 matlab 得工作空間中,在命令窗口繪制該模型得階躍響應(yīng)曲線。 圖 錯誤! ! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 錯誤! ! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 示波器輸出結(jié)果 實驗 2 m lab/s u u n n 在控制系統(tǒng)建模中得應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握 mala/simink 在控制系統(tǒng)建模中得應(yīng)用; 二、 實驗 設(shè)備 電腦一臺；matab 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 1、給定l網(wǎng)絡(luò)如圖所示。其中， ( )iu t 為輸入變量,0( ) u t 為輸出變量。求解這個系統(tǒng)得傳 遞 函 數(shù) 模 型 ，

4、 零 極 點 增 益 模 型 以 及 狀 態(tài) 空 間 模 型 ( 假 設(shè)11 r = w ,21 r = w , 1 c f = , 1 l h = )。 傳遞函數(shù)模型 程序代碼如下 ： cear l； 清除工作空間得變量 num=0，; %定義分子多項式 den=1 2 2; 定義分母多項式 sy_f=tf（um,den); 建立傳遞函數(shù)模型 z,p，k=tfzp（u，den) % 從傳遞函數(shù)模型獲取系統(tǒng)得零極點增益 sy_pk=zpk(z，p,k)； 建立系統(tǒng)得零極點增益模型 ，b,c,zss(z,p,); 從零極點增益模型獲取系統(tǒng)得狀態(tài)空間模型 sysss=ss(a，b，d) 建立系統(tǒng)得

5、狀態(tài)空間模型 step（sy_f） %求 解系統(tǒng)得階躍響應(yīng) grid on; %添加?xùn)鸥?程序運(yùn)行結(jié)果 z mty rix: 0by1 =-1、0000 1、000i 、000 1、0000i =1 a = 1 x1 2 1、414 x2 1、1 0 b = u1 1 2 0 = x1 x y1 0 0、71 = y1 0 ctinuoustme modl、 圖 錯誤! ! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 系統(tǒng)得階躍響應(yīng)曲線 2、已知某雙環(huán)調(diào)速得電流環(huán)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)圖如圖所示。試采用imulnk 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖求其線性模型。 圖 錯誤! ! 未定義書簽。siulink中得系統(tǒng)動態(tài)模型 將圖 2 模型存為&quo

6、t; saples_14、d '文件 在ab 命令窗口運(yùn)行以下命令,得到一個線性狀態(tài)空間模型（a，b,c，d）. ，b,，d=inmo("saples_14)； 提取simuli模型得狀態(tài)空間模型 輸出結(jié)果如下 a =1、e+03 * -、8 0 0 0 1、964 0 -0、000 0 0 0、014 -0、000 0 0 0 、5000 0、500 0 0 0、100 、160 0、0250 0、0599 b = 0 0 0 c 15、125 0 0 0 0 在tlab 命令窗口運(yùn)行以下命令 nm，denstf（,b,c,d）; 將狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為傳遞函數(shù)模型 rifs

7、(num，en,s）； 以傳遞函數(shù)模型形式顯示出來 輸出結(jié)果： n/den = 4、475-013 s4 5、808-011 3 + 5613772、509 s2 + 32454620、9881 s + 219287965269、44 - - - - - + 113、0052 4 39283、82 s3 326、7605 + 3506268712、5749 9、4013 驗 實驗 3 m t ab simu ink 在時域分析法中得應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握時域分析中 mtlab/imulnk 函數(shù)得應(yīng)用; 2、掌握 matla/simlink 在穩(wěn)定性分析中得應(yīng)用。 二、 實驗 設(shè)備 電

8、腦一臺;malb 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 1、某隨動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)如圖所示。利用atab 完成如下工作：（）對給定得隨動系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型；（）分析系統(tǒng)得穩(wěn)定性，并且繪制階躍響應(yīng)曲線；（)計算系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差；(4)大致分析系統(tǒng)得總體性能，并給出理論上得解釋。 圖 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)圖 解:利用lab 求解得基本步驟如下 1.求取系統(tǒng)傳遞函數(shù) cl; cla l; nu1=2；en1=1 2 0； sy1=f(m1，en）； %二階系統(tǒng)得傳遞函數(shù) nu2=0、1 0；den20 1； sys2=t(num2，den2); 微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) sys_iner=dbac(sys1

9、，sys); %內(nèi)環(huán)反饋得傳遞函數(shù) ysoterfedbak(sys_nner,1） 外環(huán)反饋得傳遞函數(shù) 20 - 2 4 + 2 得到系統(tǒng)得傳遞函數(shù) 。進(jìn)行穩(wěn)定性分析 den=1 4 0; roots(dn） %求閉環(huán)系統(tǒng)特征多項式得根 p(sys_oter); %利用pza命令繪制系統(tǒng)得零極點圖 grid ; 程序運(yùn)行結(jié)果 ans = 2、0000 4、0000i -、00 4、00 由結(jié)果可知，系統(tǒng) 特征根都具有負(fù)實部,因此閉環(huán)系統(tǒng)就是穩(wěn)定得。 系統(tǒng)零極點分布圖如圖 2 所示 圖 2 系統(tǒng)零極點分布圖 3.求階躍響應(yīng) num=2;den=1 20; y,t,=tep（num，de) %計

10、算閉環(huán)系統(tǒng)得階躍響應(yīng) plt（,y); 繪制階躍響應(yīng)曲線 gr on; 如下圖3，橫坐標(biāo)表示響應(yīng)時間，縱坐標(biāo)表示系統(tǒng)輸出 圖 錯誤! 未定義書簽。系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 圖 錯誤! 未定義書簽。系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 .分析系統(tǒng)得響應(yīng)特性 %計算系統(tǒng)得超調(diào)量 y_stabe1; %階躍響應(yīng)得穩(wěn)態(tài)值 max_reponse=max(y）; %閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)得最大值 sima（ax_repnseytabe) %階躍響應(yīng)得超調(diào)量 程序運(yùn)行結(jié)果 igma =0、276 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為 0,波形圖如下 圖 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)誤差曲線圖 %計算系統(tǒng)得上升時間 r i=：legh(y) %遍歷響應(yīng)曲線 if

11、y(i)_tabl %如果某個時刻系統(tǒng)得輸出值大于穩(wěn)態(tài)值 rak； %循環(huán)中斷 ed d tr=x(i） 計算此時對應(yīng)得時間,就就是階躍響應(yīng)得上升時間 %計算系統(tǒng)得峰值時間 mx_reponse，idma(y); %查找系統(tǒng)階躍響應(yīng)得最大值 tp=(dex） %計算此時對應(yīng)得時間,就就是階躍響應(yīng)得峰值時間 計算系統(tǒng)得調(diào)整時間-取誤差帶為2 fr =1:length(） 遍歷響應(yīng)曲線 if a（y（i：lengh(y)）)1、ysable 如果當(dāng)前響應(yīng)值在誤差帶內(nèi) f min（(i:eng(）)0、98y_sabl bre; 循環(huán)退出 n end end =x（i） %計算此時對應(yīng)得時間，就就是

12、階躍響應(yīng)得調(diào)整時間 程序運(yùn)行結(jié)果 t = 、5245 tp = 0、7730 = 1、873 即上升時間為 0、5秒， 峰值時間 0、77 秒，并且系統(tǒng)在經(jīng)過 1、8 秒后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。 2、已知某二階系統(tǒng)得傳遞函數(shù)為，(1)將自然頻率固定為,分析變化時系統(tǒng)得單位階躍響應(yīng);(2）將阻尼比固定為，分析自然頻率變化時系統(tǒng)得階躍響應(yīng)（變化范圍為 0、11)。 （1)解： 利用ta建立控制系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型,并且同時顯示 =1,取不同值時得階躍響應(yīng)曲線 clc; car; =inspac(0,2,0）; 設(shè)置仿真時間 omega=1; %設(shè)置二階系統(tǒng)得自然頻率 omaomeg2; %計算自然頻率得平方 ui0

13、,0、，0、，0、5，1，2,3，5; num=mega2； fo k1:8 dn1 2z(k）*omega oga2; sys=t(num,en)； y(：,k）=tep（y，t）; end igr（1)； lot(t,y(:，1:）); gri； gtxt（zuni= 0"）; text(uni= 0、1); gtext("ni 0、2); gtx("zuni 0、5）; tet（zni= 1"）; gtex("zi= 2"）; gtext("zun= 3")； ge(zni= 5")； 圖 錯誤!

14、未定義書簽。 固定自然頻率,阻尼比變化時系統(tǒng)得階躍響應(yīng)曲線 結(jié)論：當(dāng)固定頻率后,改變阻尼比,在1 不會改變階躍響應(yīng)得震蕩頻率;而當(dāng)時,階躍響應(yīng)曲線不再震蕩,系統(tǒng)阻尼. （2）繪制=0、55,從 0、1 變化到 1 就是系統(tǒng)得階躍響應(yīng)曲線 clc; lea； tlinspace(,0,200）; 設(shè)置仿真時間 zni=、55； 設(shè)定阻尼系數(shù) omga=0、1 0、 0、4 0、7 ; 設(shè)定自然頻率向量 oega=mea、*2； % 計算自然頻率得平方 for k=1: 循環(huán)五次，分別計算在五種不同得自然頻率下系統(tǒng)得階躍響應(yīng) um=omega2(); e=1 2*zuniomega(k） mea2

15、（k)； sys=tf（num，dn)； %系統(tǒng)傳遞函數(shù) （:，k）=ste(sy,t）; %計算當(dāng)前自然頻率下,二階系統(tǒng)得階躍響應(yīng)值 end fiure(2); plot(t,y（：,:)； 在一幅圖像上依次繪出上述 5 條階躍響應(yīng)曲線 gid; ext("omeg=0、1); txt(omea=0、2)； gext("oga=0、4"）； et(ma=0、); gex("omea=1、); 圖 錯誤! ! 未定義書簽。 固定阻尼系數(shù)，自然頻率變化時系統(tǒng)得階躍響應(yīng)曲線 結(jié)論：當(dāng)自然頻率從 0、1 變化到時,系統(tǒng)震蕩頻率加快，上升時間減少，過渡過程時間減

16、少;系統(tǒng)響應(yīng)更加迅速,動態(tài)性能更好 自然頻率決定了系統(tǒng)階躍響應(yīng)得震蕩頻率. 驗 實驗 4 atlab/s m n 在根軌跡分析法中應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握 matlb/iulin繪制根軌跡函數(shù); 2、掌握 mtlabmulin繪制根軌跡得方法 二、 實驗 設(shè)備 電腦一臺;malb 仿真軟件一個 三、實 驗內(nèi)容 1、已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)。（）畫出這個系統(tǒng)得根軌跡；(2）確定使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定得增益值；(）分析系統(tǒng)得階躍響應(yīng)性能;(4)利用loo對系統(tǒng)得性能進(jìn)行分析。 解:利用 mtab 求解得基本步驟如下 1 建立系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型 代碼 cc; lear； nm=1 1; den

17、=conv( 0,cnv（1 1,1 4); s=tf(um,de) %控制系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)模型 程序運(yùn)行結(jié)果 ranfer funion： s 1 - s3 + 4 s 結(jié)果輸出就是用來繪制部分根軌跡得那部分傳遞函數(shù) 。繪制根軌跡圖 rlo（sys)； %繪制系統(tǒng)得 根軌跡曲線 gri on; ile（ 根軌跡圖 "）; 得到系統(tǒng)根軌跡如圖 圖 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。系統(tǒng)根軌跡圖 利用"rlocn" 命令計算選定點處得增益與其她閉環(huán)極點。 k，polesrlocfin(ys） 計算選定點處得增益與其她閉環(huán)極點 運(yùn)行結(jié)果 = 6、2809 oles = 、

18、9488 0、0256 、4592i 0、06 1、52i 當(dāng)增益 6時，閉環(huán)系統(tǒng)得極點都位于虛軸得左部，處于穩(wěn)定。 3.使用 rlol 進(jìn)行分析 執(zhí)行命令" ltoo(sys) "得到根軌跡分析界面圖形,圖2所示 圖 4 控制系統(tǒng)根軌跡分析與設(shè)計器 利用 rloo 進(jìn)行工具分析系統(tǒng)得階躍響應(yīng)設(shè)定系統(tǒng)增益為2,可得到如圖3得結(jié)果 分析,系統(tǒng)穩(wěn)定,并且系統(tǒng)誤差為0。系統(tǒng)得穿越頻率為、41,相角穩(wěn)定裕度為1,剪切頻率為、3。 圖 錯誤! 未定義書簽。 k=20 時系統(tǒng)得階躍響應(yīng) 實驗 atlab/sim l n 在頻域分析法中得應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握 matlab 繪制

19、伯德圖與乃奎斯特曲線； 、熟練應(yīng)用a分析穩(wěn)定裕度 二、 實驗 設(shè)備 電腦一臺;matlab 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 1、已知晶閘管直流電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。試用 simuink 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行頻域分析并求頻域性能指標(biāo)。 解：利用 simulink 求解步驟如下 步驟 1 在 simulink 中建立系統(tǒng)動態(tài)模型，如下圖 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 系統(tǒng)動態(tài)模型圖 步驟 2 求取系統(tǒng)得線性空間狀態(tài)模型，并求取頻域性能指標(biāo) 在 matb 運(yùn)行以下命令 a,b，c，=linmod("sampls_7_9"); %提 取 simn 系統(tǒng)得線性空間狀態(tài)模型 ss=s

20、(，b,c，d); marin（sys)； % 求取頻域性能指標(biāo) 圖表 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)得開環(huán) od 圖與頻域性能指標(biāo) 從圖中可以瞧出: 幅值裕度m=、4b,穿越頻率為152ad/ec 相位裕度m=4deg,穿越頻率為25、5rd/sec 驗 實驗 6 matla _simulink 在控制系統(tǒng)校正中得應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握建立控制系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型及設(shè)計系統(tǒng)得串聯(lián)校正裝置; 2、了解校正前后系統(tǒng)性能得比較。 二、 實驗 設(shè)備 電腦一臺;matlab 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 、某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù),設(shè)計一個串聯(lián)得校正裝置,使校正后得系統(tǒng)靜態(tài)速度誤差系數(shù),相角裕度

21、,增益裕量。 解：求解步驟如下 步驟 1 計算得系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù) 步驟 建立控制系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型 代碼如下 clc; ler; um_open=0 0； epen=conv(con(1 0,1 1)，1 2); sys_opn=t(mpe,deope) 運(yùn)行結(jié)果 rnsfe fcin： 2 - s 3 s2 + s 步驟 分析系統(tǒng)得動態(tài)特性 gm,pm,cg,wcp=mrgin(syson) 計算相角裕量與增益裕量 mari（sys_open）； 運(yùn)行結(jié)果 gm = 、0 = -8、0814 g = 1、442 wcp = 2、2 頻率響應(yīng)特性曲線如下 圖表 6 閉環(huán)系統(tǒng)得頻率響應(yīng)曲線 計算結(jié)果

22、顯示，未校正系統(tǒng)增益裕量只有-10、5，相角裕量為28、081，相角穿越頻率為 1、142,幅值穿越頻率為 2、425。系統(tǒng)尚不穩(wěn)定需要串聯(lián)校正環(huán)節(jié)。 步驟 4 設(shè)計系統(tǒng)得串聯(lián)校正裝置 先設(shè)計止滯后環(huán)節(jié)。假定校正后得系統(tǒng)增益穿越頻率為 1，并且取零極點之比為0,則滯后環(huán)節(jié)得傳遞函數(shù)為 %設(shè)計串聯(lián)校正器得滯后環(huán)節(jié) nm_zhiho=1 、1； den_zhihou= 、0; sys_hiho=tf(n_hihou，en_hho)； %滯后環(huán)節(jié)得傳遞函數(shù)模型 ss_new=syspen*y_hio %加入滯后環(huán)節(jié)后系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù) mrgin(sys_ew）； %繪制加入滯后環(huán)節(jié)后系統(tǒng)得bd曲線

23、 圖表 錯誤! 未定義書簽。 加入滯后環(huán)節(jié)得系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線 根據(jù)滯后校正得出得結(jié)果,相應(yīng)設(shè)計超前校正校正環(huán)節(jié)為，此時系統(tǒng)得頻率響應(yīng)如圖表 3、 %設(shè)計串聯(lián)校正器得超前環(huán)節(jié) numhaoqan=1 、5； den_haqian 5; sysaoqian=tf(num_chaoqian,encaoqian）； sys_ne=sysnwss_aoqian; mrgi（ss_new)； 圖表 錯誤!。 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 加入超前滯后校正環(huán)節(jié)后系統(tǒng)得頻率響應(yīng)曲線 從上圖知,此時閉環(huán)系統(tǒng)得增益裕量為 13、3，相角裕量為 52、5,穿越頻率為 1、3; %對比校正前后得系統(tǒng)頻率響應(yīng) figure(1

24、); boe(syopen); hld on; bod（sy_new）； gtet（"校正前得）;gtet("校正后得"）； gtext（校正前得"）;text(校正后得); grd on 圖表 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)校正前后不同得頻率響應(yīng)曲線 校正后得系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 tnsfe functon: 20 2 s+1 - 5+ 、01 s4+ 17、08 s3 + 10、17s2+0、1 s 步驟 比較教正前后得系統(tǒng)性能 %系統(tǒng)校正前后得階躍響應(yīng)曲線 fgure（2)； step(febck(ysopen,1)； grid on； fgre（3）；

25、 te(febac(sysnew,1）); ri ; txt("校正前得"）；ext("校正后得); grid on； 圖表 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)校正前得階躍響應(yīng)曲線 圖表 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)校正后得階躍響應(yīng)曲線 步驟 采用 rtool工具進(jìn)行校正分析 使用命令 ltool(s_open）校正結(jié)果如下圖 圖表 錯誤! 未定義書簽。 利用 rltol 進(jìn)行校正環(huán)節(jié)設(shè)計 驗 實驗 6 tlab s ulink 在控制系統(tǒng)校正中得應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握建立控制系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型及設(shè)計系統(tǒng)得串聯(lián)校正裝置； 、了解校正前后系統(tǒng)性能得比較。 二、 實驗 設(shè)備

26、 電腦一臺;matlb 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 1、某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù),設(shè)計一個串聯(lián)得校正裝置,使校正后得系統(tǒng)靜態(tài)速度誤差系數(shù),相角裕度,增益裕量。 解：求解步驟如下 步驟 1 計算得系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù) 步驟 2 建立控制系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型 代碼如下 lc; clear; m_open=0 20; den_open=cov(n（1 0,1 1), 2)； ss_oen=tf(num_op，denp) 運(yùn)行結(jié)果 transer fution： 20 - s + 3 s2 + s 步驟 分析系統(tǒng)得動態(tài)特性 gm,pm，wcg，wcp=magi(sys_opn) %計算相角裕量與增益裕

27、量 magi(ss_ope)； 運(yùn)行結(jié)果 gm = 、30 pm = -28、014 wcg = 1、44 wcp = 2、4253 頻率響應(yīng)特性曲線如下 圖表 錯誤! 未定義書簽。 閉環(huán)系統(tǒng)得頻率響應(yīng)曲線 計算結(jié)果顯示,未校正系統(tǒng)增益裕量只有10、5,相角裕量為8、0814,相角穿越頻率為、142,幅值穿越頻率為、453。系統(tǒng)尚不穩(wěn)定需要串聯(lián)校正環(huán)節(jié) 步驟 設(shè)計系統(tǒng)得串聯(lián)校正裝置 先設(shè)計止滯后環(huán)節(jié)。假定校正后得系統(tǒng)增益穿越頻率為 1，并且取零極點之比為 10,則滯后環(huán)節(jié)得傳遞函數(shù)為 %設(shè)計串聯(lián)校正器得滯后環(huán)節(jié) num_zho=1 、1; dnhih=1 0、01; szhiho=tf(nm_

28、zhou,nhhou）； %滯后環(huán)節(jié)得傳遞函數(shù)模型 ysnew=sys_opensys_zhiou 加入滯后環(huán)節(jié)后系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù) agin(y_nw）; %繪制加入滯后環(huán)節(jié)后系統(tǒng)得曲線 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 加入滯后環(huán)節(jié)得系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線 根據(jù)滯后校正得出得結(jié)果，相應(yīng)設(shè)計超前校正校正環(huán)節(jié)為，此時系統(tǒng)得頻率響應(yīng)如圖表 3、 設(shè)計串聯(lián)校正器得超前環(huán)節(jié) numhaoqian1 0、5; decaqian=1 5; sys_caoqi=tf（nu_coqian，de_chaoqn）； sys_ne=sy_ew*sys_choi； rgi(sy_new); 圖表 錯誤! 未定義書簽。

29、加入超前滯后校正環(huán)節(jié)后系統(tǒng)得頻率響應(yīng)曲線 從上圖知，此時閉環(huán)系統(tǒng)得增益裕量為 13、3，相角裕量為 52、5,穿越頻率為 1、; %對比校正前后得系統(tǒng)頻率響應(yīng) figure(); de(sys_op）; hld o; bode（ys_ew); ext(校正前得);text（"校正后得"); gext（校正前得);gte("校正后得）； rid n 圖表 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)校正前后不同得頻率響應(yīng)曲線 校正后得系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 nsfer unci： 0 s 2 + 12 s1 - + 8、1 s4 17、08 s3 + 10、17s2+0、1 s 步驟 比

30、較教正前后得系統(tǒng)性能 %系統(tǒng)校正前后得階躍響應(yīng)曲線 iure（2); e(feedback(s_opn,1)； gid on； fige（3); step(fedbak（sys_new，); grd on; gtext（校正前得)；tet（"校正后得)； grid o; 圖表 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)校正前得階躍響應(yīng)曲線 圖表 錯誤! 未定義書簽。 系統(tǒng)校正后得階躍響應(yīng)曲線 步驟6 采用 rtol工具進(jìn)行校正分析 使用命令 rltool（sysope)校正結(jié)果如下圖 圖表 錯誤! 未定義書簽。 利用tool 進(jìn)行校正環(huán)節(jié)設(shè)計 驗 實驗 7 tlab/ im l nk 在非線性系統(tǒng)中

31、得應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握非線性系統(tǒng)階躍響應(yīng)得分析。 二、 實驗 設(shè)備 電腦一臺;maab 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 1、給定如圖所示得單位負(fù)反饋系統(tǒng)。在系統(tǒng)中分別引入不同得非線性環(huán)節(jié)(飽與、死區(qū)與磁滯)，觀察系統(tǒng)得階躍響應(yīng)，并且分析、比較不同得非線性環(huán)節(jié)對系統(tǒng)性能得影響。 解：步驟 1，沒有任何非線形環(huán)節(jié)得系統(tǒng),其階躍響應(yīng)曲線如下圖 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 未加入非線形環(huán)節(jié)得系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 步驟 2 加入了飽與非線形環(huán)節(jié)得系統(tǒng)框圖，飽與非線形環(huán)節(jié)得輸出上限為 0、，輸出下限為0、1。其階躍響應(yīng)曲線如下 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 加入飽與非線形環(huán)節(jié)得系統(tǒng)階躍響應(yīng)

32、曲線 t(out1，u1)； %繪制第一條 階躍響應(yīng)曲線 hld on; 設(shè)定在同一幅圖象上繪制多條曲線 grd o; tet（、05）; 為曲線添加標(biāo)注 lo（tt2，out2)； 繪制第二條 階躍響應(yīng)曲線 gtet(0、1)； %為曲線添加標(biāo)注 plo（tu3,ou3）; 繪制第三條 階躍響應(yīng)曲線 gtext（0、）; %為曲線添加標(biāo)注 o(tou4，out4）; %繪制第四條 階躍響應(yīng)曲線 tx(0、5）; 為曲線添加標(biāo)注 圖表 錯誤! 未定義書簽。 加入不同飽與非線形環(huán)節(jié)時系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 步驟 3 在系統(tǒng)中引入死區(qū)非線形環(huán)節(jié),系統(tǒng)框圖如下 圖表 錯誤! 未定義書簽。 加入死區(qū)非線形環(huán)

33、節(jié)得系統(tǒng)框圖 plo(tut1,out1）； %繪制第一條 階躍響應(yīng)曲線 ho o； 設(shè)定在同一幅圖象上繪制多條曲線 grid n; gtx("0、2）; %為曲線添加標(biāo)注 t(tt2,out2）； 繪制第二條 階躍響應(yīng)曲線 text(0、5); %為曲線添加標(biāo)注 lo(tout3，ut3）; %繪制第三條 階躍響應(yīng)曲線 tet(1、0); 為曲線添加標(biāo)注 plt(out4，out）; 繪制第四條 階躍響應(yīng)曲線 gtext(2、0); %為曲線添加標(biāo)注 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 加入死區(qū)非線形環(huán)節(jié)得系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 圖表 6 加入不同死區(qū)環(huán)節(jié)時系統(tǒng)得階躍響應(yīng)曲線 結(jié)論:隨著

34、死區(qū)范圍增加，系統(tǒng)開始響應(yīng)階躍輸入信號得時刻也逐漸推遲 步驟 步驟 4 在系統(tǒng)引入死區(qū)單元與飽與單元,系統(tǒng)框圖如下 圖表 7 同時系統(tǒng)引入死區(qū)單元與飽與單元得系統(tǒng)框圖 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 同時系統(tǒng)引入死區(qū)單元與飽與單元得系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 驗 實驗 8 atl / i uli k 在離散控制系統(tǒng)中得應(yīng)用 一、 實驗?zāi)康?1、掌握離散系統(tǒng)階躍響應(yīng)得分析; 2、了解采樣周期對離散系統(tǒng)穩(wěn)定性得影響。 二、 實驗 設(shè)備 電腦一臺;matlab 仿真軟件一個 三、實驗內(nèi)容 、給定單位負(fù)反饋離散控制系統(tǒng)，其采樣周期為 1s,開環(huán)傳遞函數(shù)為與零階保持器 zh 串聯(lián);同時,開環(huán)增益 k求閉環(huán)系統(tǒng)

35、穩(wěn)定得條件,并且繪制取不同值時閉環(huán)系統(tǒng)得階躍響應(yīng)曲線。 解：步驟：建立系統(tǒng)得數(shù)學(xué)模型,代碼如下 cl; ca; 清除工作空間得所有變量 ts; %采樣周期 nu=1，; en=，0,0; syscontie=tf(nm，den） %連續(xù)系統(tǒng)得傳遞函數(shù) sys_disret=2d(syscontinue，ts，"zoh"） %離散系統(tǒng)得傳遞函數(shù) sysk=1; syspe=sys_k*sy_dicrte 系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù) 運(yùn)行結(jié)果如下： tranfer uncton： 1、5 z - 0、 - z 2 1 amplin i： 1 步驟 2:繪制系統(tǒng)得根軌跡,確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定

36、 k 值范圍 代碼如下: ge(); rlocus(sys_dcrte）； 運(yùn)行結(jié)果如圖所示: -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81root locusreal axisimaginary axis 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 離散控制系統(tǒng)得根軌跡圖 由上圖可知,0k2,為驗證結(jié)論,繪制系統(tǒng)得幅頻特性曲線與 nyuis曲線，代碼如下： %=時系統(tǒng)得頻率特性曲線 sys=2 fiure(2）； margin(ys_k*s_dscrt）； %繪制離散系統(tǒng)得bd圖 %k=時系統(tǒng)得yquist曲線 igure（3)；

37、dn,dn=tfaa(sy_k*sy_screte,v) %提取開環(huán)傳遞函數(shù)得零極點 dyquist（dum,ddn,ts) 繪制離散系統(tǒng)得 yquist曲線 r on; 運(yùn)行結(jié)果如下圖： 離散控制系統(tǒng)得幅頻特性曲線: 020406080100magnitude (db)10-210-1100101-185-180-175-170-165-160phase (deg)bode diagramgm = 2.01e-015 db (at 3.14 rad/sec) , pm = inffrequency (rad/sec) 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 離散控制系統(tǒng)得幅頻特性曲線 離散控制系

38、統(tǒng)得 nuist 曲線： -1800 -1600 -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0-30-20-1001020300 dbnyquist diagramreal axisimaginary axis 圖表 錯誤! 不能識別的開關(guān)參數(shù)。 離散控制系統(tǒng)得 nyqui曲線 結(jié)論:當(dāng) k=2,系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。系統(tǒng)穩(wěn)定時 k 得取值范圍為（,) 步驟 3:分析系統(tǒng)得階躍響應(yīng)代碼如下 sys_=1; igure(4); syscoe=feedbak(sys_k*ss_dscree，1)； %計算閉環(huán)系統(tǒng)得傳遞函數(shù) dnumc，ddenc=fta(sysclose，v); 提取閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)零極點 dstp(dnuc,dd