2022年控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真實驗報告

1、控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真上機(jī)實驗報告學(xué)院：自動化學(xué)院班級：自動化姓名：學(xué)號：第一次上機(jī)任務(wù)1、熟悉matlab軟件的運(yùn)行環(huán)境，包括命令窗體，workspace等，熟悉繪圖命令。2、采用四階龍格庫塔法求如下二階系統(tǒng)的在幅值為1脈寬為1刺激下響應(yīng)的數(shù)值解。 ，3、采用四階龍格庫塔法求高階系統(tǒng)階單位躍響應(yīng)曲線的數(shù)值解。 ，4、 自學(xué)OED45指令用法，并求解題2中二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。程序代碼如下：;曲線如下： 第二次上機(jī)任務(wù)1、試用simulink方法解微分方程，并封裝模塊，輸出為。得到各狀態(tài)變量的時間序列，以及相平面上的吸引子。參數(shù)入口為的值以及的初值。（其中，以及初值分別為） 提示：模塊輸入是輸出

2、量的微分。Simulink: 曲線如下:2、用simulink搭建PI控制器的控制回路，被控對象傳遞函數(shù)：，分別分析 （1）、比例系數(shù)由小到大以及積分時間由小到大對階躍響應(yīng)曲線的影響。 （2）、控制器輸出有飽和以及反饋有時滯情況下，階躍響應(yīng)曲線的變化。 （3）、主控制回路傳遞函數(shù)為：，副回路為：，主回路采用PI控制器，副回路采用P控制器，分析控制系統(tǒng)對主回路以及副回路的階躍擾動的抑制。注：PI控制器表達(dá)式為，串級控制如圖所示。（1）（2）(3)3. 編寫S函數(shù)模塊，實現(xiàn)兩路正弦信號的疊加，正弦信號相位差為60度。還沒做出來，正在努力做。第三次上機(jī)任務(wù)利用使能原理構(gòu)成一個半波整流器，并模擬市電輸

3、入下(220v, 50Hz)，整流器接一一階慣性環(huán)節(jié),慣性環(huán)節(jié)的輸出波形。2、利用觸發(fā)子系統(tǒng)構(gòu)建以零階保持器，實現(xiàn)對正弦信號的采樣，并比較不同采用周期下的采樣波形。3、若被控對象傳遞函數(shù)為,控制器為，試用simulink搭建一單位反饋控制系統(tǒng)，分析采用周期T對系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的影響。4、設(shè)一單位反饋控制系統(tǒng)，控制器采用PI控制，Kp=200,Ki=10, 控制器飽和非線性寬度為2，受控對象為時變模型，由微分方程給出，如下： 求系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)，并分析不同Kp取值對響應(yīng)曲線的影響。第四次上機(jī)任務(wù)熟悉控制系統(tǒng)各個模型表示方法的命令以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化。（展開形式，零極點形式，狀態(tài)空間形式以及部分分式形式。）2、試用至少三種方法，判斷一下系統(tǒng)的穩(wěn)定性:（1） （2） 解：（1） （2）3、試產(chǎn)生一周期為5秒，時長為30秒，最大值為1，最小值為0的三角波；得到如下一階系統(tǒng)在三角波輸入下的時間響應(yīng)曲線。 4、對如下二階系統(tǒng)做時域分析，得到阻尼比在01之間變化的時候，階躍響應(yīng)的上升時間，調(diào)節(jié)時間，峰值時間，超調(diào)量以及衰減比（第一個峰值與穩(wěn)態(tài)值之差與第二個峰值與穩(wěn)態(tài)值之差的比）其中。 6、已知開環(huán)傳遞函數(shù)如下，1）試用根軌跡方法得到其臨界穩(wěn)定增益。2）若k=10,試用伯德圖方法，判斷其穩(wěn)定性。7、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下試設(shè)計一超前校正環(huán)節(jié)，