PAGE PAGE7《控制工程基礎》MATLAB仿真實驗報告姓名：____________學號：________湖北民族學院理學院2011年8月目錄TOC\o"1-1"\h\z\u實驗一控制系統應用軟件學習使用及典型控制系統建模分析 1實驗二一、二階系統時域特性分析 6實驗三控制系統頻域特性分析 8實驗四控制系統穩定性仿真 11實驗一控制系統應用軟件學習使用及典型控制系統建模分析實驗目的掌握MATLAB軟件使用的基本方法；熟悉MATLAB的數據表示、基本運算和程序控制語句；熟悉MATLAB程序設計的基本方法。學習用MATLAB創建控制系統模型。實驗原理實驗儀器和用具實驗方法與步驟掌握MATLAB軟件使用的基本方法；用MATLAB產生下列系統的傳遞函數模型：>>num=[013211];den=[143232];sys=tf(num,den)ss=zpk(sys)Transferfunction:s^4+3s^3+2s^2+s+1s^5+4s^4+3s^3+2s^2+3s+2Zero/pole/gain:(s+2.206)(s+1)(s^2-0.2056s+0.4534)(s+3.181)(s^2+1.576s+0.7532)(s^2-0.7572s+0.8347)u(t)y(t)系統結構圖如下所示，求有理多項式模型和u(t)y(t)z=[00];p=[0-2];k=[10];sys1=zpk(z,p,k);num=[0057];den=[1425];sys2=tf(num,den);sys=series(sys1,sys2)ss=tf(sys)Zero/pole/gain:50s^2(s+1.4)s(s+3.819)(s+2)(s^2+0.1809s+1.309)Transferfunction:50s^3+70s^2s^5+6s^4+10s^3+9s^2+10su(t)y(t)系統結構圖如下所示，求有理多項式模型和u(t)y(t)系統結構圖如下所示，求求有理多項式模型和零極點增益模型u(t)u(t)y(t)num1=[0010];den1=[120];sys1=tf(num1,den1);num2=[0057];den2=[1425];sys2=tf(num2,den2);sys=parallel(sys1,sys2)ss=tf(sys)Transferfunction:15s^3+57s^2+34s+50s^5+6s^4+10s^3+9s^2+10sTransferfunction:15s^3+57s^2+34s+50s^5+6s^4+10s^3+9s^2+10s6、有理多項式模型和零極點增益模型的相互轉換(3,4,5)7、在Siumlink環境下實現如下系統的傳遞函數的求取。各環節傳遞函數自定。8，簡要寫出實驗心得和問題或建議實驗分析及結論記錄程序記錄與顯示給定系統數學模型完成上述各題注意事項掌握MATLAB軟件使用的基本方法；用Matlab產生系統的傳遞函數模型思考題怎樣使用MATLAB軟件？怎樣用MATLAB產生系統的傳遞函數模型？實驗二一、二階系統時域特性分析實驗目的利用MATLAB對一、二階系統進行時域分析。掌握一階系統的時域特性，理解時間常數T對系統性能的影響。掌握二階系統的時域特性，理解二階系統的兩個重要參數ξ和ωn對系統動態特性的影響。實驗原理有興趣的讀者可以用本節介紹的游動鼠標法求取此二階系統的各項性能指標。實驗儀器和用具實驗方法與步驟一階系統T分別為0.2、0.5、1、5時單位階躍響應曲線num=[01];den1=[0.21];step(num,den1)holdonden2=[0.51];step(num,den2)holdonden3=[11];step(num,den3)holdonden4=[51];step(num,den4)gridlegend('T=0.2','T=0.5','T=1','T=5')二階系統ωn=6,ξ分別為0.2、0.5、1時單位階躍響應曲線kesai=[0.20.51];num=[0036];fori=1:3den=[112*kesai(i)36];step(num,den)holdonendgridlegend('kesai=0.2','kesai=0.5','kesai=1')2）ξ=0.7,ωn分別為2、4、12時單位階躍響應曲線w=[2412];fori=1:3num=[00w(i)^2];den=[11.4*w(i)w(i)^2];step(num,den)holdonendgridlegend('w=2','w=4','w=12')num=[36];den=[1636];G=tf(num,den);%????×?′ó·??μê±??oí?ü??ó|μ?3?μ÷á?C=dcgain(G)[y,t]=step(G);plot(t,y)grid[Y,k]=max(y);Cmax=Ytimetopeak=t(k)percentovershoot=100*(Y-C)/C%????é?éyê±???￡n=1;whiley(n)<Cn=n+1;endrisetime=t(n)%?????èì??ìó|ê±???￡i=length(t);while(y(i)>0.95*C)&(y(i)<1.05*C)i=i-1;endsetllingtime=t(i)3）鍵入程序，觀察并記錄單位階躍響應曲線4）記錄各響應曲線實際測取的峰值大小、峰值時間、超調量及過渡過程時間，并填表：num=[36];den=[1636];G=tf(num,den);%????×?′ó·??μê±??oí?ü??ó|μ?3?μ÷á?C=dcgain(G)[y,t]=step(G);plot(t,y)grid[Y,k]=max(y);Cmax=Ytimetopeak=t(k)percentovershoot=100*(Y-C)/C%????é?éyê±???￡n=1;whiley(n)<Cn=n+1;endrisetime=t(n)%?????èì??ìó|ê±???￡i=length(t);while(y(i)>0.98*C)&(y(i)<1.02*C)i=i-1;endsetllingtime=t(i)實際值理論值峰值Cmax1.16301.1630峰值時間tp0.60740.5236超調量16.30110.1630過渡時間ts0.86501.3436實驗分析及結論完成上述各題完成上述各題記錄程序，觀察記錄單位階躍響應曲線響應曲線及指標進行比較，作出相應的實驗分析結果分析系統的動態特性注意事項注意一階慣性環節當系統參數T改變時，對應的響應曲線變化特點，以及對系統的性能的影響。注意二階系統的性能指標與系統特征參數ξ、ωn之間的關系。思考題一階系統時間常數T對系統性能有何影響？二階系統的兩個重要參數ξ和ωn對系統性能有何影響？實驗三控制系統頻域特性分析實驗目的加深理解頻率特性的概念，掌握系統頻率特性的測試原理及方法。利用MATLAB作出開環系統的奈奎斯特圖和波特圖，對控制系統特性進行分析。實驗原理實驗儀器和用具實驗方法與步驟用Matlab作Nyquist圖.系統開環傳函為num=[151];den=[123];nyquist(num,den)grid用Matlab作Bode圖.系統開環傳函為num=[001];den=[10.41];bode(num,den)grid鍵入程序，觀察并記錄各種曲線實驗分析及結論完成上述各題記錄程序，觀察記錄各種曲線根據開環頻率特性圖分析閉環系統穩定性及其他性能作出相應的實驗分析結果注意事項頻率特性的概念頻率特性的測試原理及方法。思考題典型環節的頻率特性？怎樣用奈奎斯特圖和波特圖對控制系統特性進行分析？實驗四控制系統穩定性仿真實驗目的加深理解穩定性的概念，掌握判斷系統的穩定性的原理及方法。學會運用各種穩定判據來判斷系統的穩定性及對控制系統穩定性進行分析。學會運用MATLAB對系統穩定性進行仿真。實驗原理實驗儀器和用具實驗方法與步驟系統傳函為，用以下三種方法試判斷其穩定利用pzmap繪制連續系統的零極點圖利用tf2zp求