實驗三基于Matlab的控制系統(tǒng)實驗研究報告綜合

1、. 實驗三基于Matlab的控制系統(tǒng)實驗研究綜合一目的與任務(wù)1了解MATLAB軟件仿真平臺2掌握利用程語言及Simulink仿真平臺進(jìn)展控制系統(tǒng)仿真的方法3掌握基于Matlab繪制控制系統(tǒng)各種曲線的方法二實驗要求熟悉Simulink仿真平臺基于Matlab的仿真程序的編寫掌握MATLAB環(huán)境下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，根軌跡曲線以及頻率特性曲線的繪制三實驗容階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:G1(s)=10/(s2+2s+10)計算系統(tǒng)的閉環(huán)根阻尼比無阻尼振動頻率，并作記錄。P=1 2 10;r=roots(P) r = -1.0000 + 3.0000i -1.0000 - 3.0000i鍵入程序

2、，觀察記錄階躍響應(yīng)曲線。 num=10;den=1 2 10;sys=tf(num,den)sys = 10 - s2 + 2 s + 10 Continuous-time transfer function. step(sys)實際值理論值峰值1.351.351峰值時間tp1.061.047過渡時間ts%52.52s3.00s%23.54s4.00s理論值計算參考二階系統(tǒng)時域分析性能指標(biāo)計算=0.3163 n=3.162 2.修改參數(shù)，分別實現(xiàn)=1，=2的響應(yīng)曲線，并與原系統(tǒng)響應(yīng)曲線記錄在同一幅畫中。num=10den=1 2 10sys=tf(num,den)step(sys)hold o

3、nnum=10den=1 6.324 10sys=tf(num,den)step(sys)hold onnum=10den=1 12.648 10sys=tf(num,den)step(sys)hold on修改參數(shù)，Wn1=0.5Wn0 ,Wn2=2Wn0的響應(yīng)曲線，并與原系統(tǒng)響應(yīng)曲線記錄在在同一幅圖中。num=10den=1 2 10sys1=tf(num,den)step(sys1)hold onnum=2.4996den=1 1.0001406 2.4996sys2=tf(num,den)step(sys2)hold onnum=40den=1 4.0005624 40sys3=tf(

4、num,den)step(sys3)hold on3.試做出系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)曲線和斜坡響應(yīng)曲線。num=10den=1 2 10sys=tf(num,den)impulse(sys)4.在SIMULINK環(huán)境下，構(gòu)造系統(tǒng)的構(gòu)造圖，作時域仿真并與命令行方式取得的響應(yīng)曲線進(jìn)展比照。斜坡響應(yīng)曲線根軌跡1系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為: G01(s)=kg/s(s+1)(s+2)繪制系統(tǒng)的根軌跡確定根軌跡的別離點與相應(yīng)的根軌跡增益確定臨界穩(wěn)定時的根軌跡增益KgL系統(tǒng)穩(wěn)定的根軌跡增益kg圍 (0，6 2 . 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 Go2(s)=kg(s+1)/s(s-1)(s2+4s+16)繪制系統(tǒng)的根軌跡確定根軌跡的

5、別離點與相應(yīng)的根軌跡增益確定臨界穩(wěn)定時的根軌跡增益KgL 系統(tǒng)穩(wěn)定的根軌跡增益kg圍 23.4 , 35.7 附錄：k=1z=-1p=0 1 -2+3.4641i -2-3.4641isys=zpk(z,p,k)rlocus(sys)grid(三)Bode圖1 .開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=T=0.1 =2, 1, 0.5 , 0.1 , 0.01要求：不同阻尼比情況下，繪制系統(tǒng)Bode圖并保存在同一幅圖中。幅頻特性中，=10時，最小的是=2，最大的是=0.01。相頻特性中，=10時，越變最小的是=2，越變最大的是=0.01附錄： n=1; d1=0.01 0.4 1;d2=0.01 0.2 1;

6、d3=0.01 0.1 1; d4=0.01 0.02 1;d5=0.01 0.002 1; bode(n,d1);hold on; bode(n,d2);bode(n,d3);bode(n,d4);bode(n,d5) grid2.開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs= 31.6/s(0.01s+1)(0.1s+1)1)作博德圖，在曲線上標(biāo)出：幅頻特性初始段斜率，高頻段斜率，開環(huán)截止頻率，中頻段穿越斜率。相頻特性低頻段漸近相位角，高頻段漸近相位角 -180度線的穿越頻率。2由穩(wěn)定裕度命令計算系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度Lg和 c ,并確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 (3) 在圖上作近似折線特性相比擬。num=31.6den=0.001 0.11 1 0sys=tf(num,den)bode(sys)grid幅頻特性低頻段的斜率=(50-29.9)/(0.1-1)=-22.33高頻段的斜率= 開環(huán)截止頻率為: 16.3 rad/s開環(huán)截止頻率是開環(huán)幅頻特性中，幅頻特性曲線穿越0dB線的頻率，記為c中頻穿越斜率=(3-33)/(99.6/19.8)*10=-59.64dB/dec相頻特性低頻段漸近相位角 -90.9(-90)高頻段漸近相位角 -269 (-270)-180度線的穿越頻率 31.8 (31.6)穩(wěn)定裕度命令計算系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度Lg和 cmargin(sys)Lg= 1