控制系统设计与仿真实验报告.doc

控制系统设计与仿真实验报告
学院电气与自动化工程学院
专业自动化
年级 2010 级
班级 3 班
姓名
学号
指导教师邓斌


2013年 5月 2日
一、第一次上机实验
2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激下响应的数值解。
,
程序代码
T=10;e=;w=10;
dt=;N=T/dt;¨
y0=[0;0];yy=y0;
A=[0 1;-w^2 -2*e*w];B=[0 0;0 1];C=[1 0];U0=[0;w^2];U1=[0;0];
for i=1:20;
K1=A*yy+B*U0;
K2=A*(yy+dt/2*K1)+B*U0;
K3=A*(yy+dt/2*K2)+B*U0;
K4=A*(yy+dt*K3)+B*U0;
yy=yy+dt/6*(K1+2*K2+2*K3+K4);
y0=[y0 yy];
end
for i=21:N;
K1=A*yy+B*U1;
K2=A*(yy+dt/2*K1)+B*U1;
K3=A*(yy+dt/2*K2)+B*U1;
K4=A*(yy+dt*K3)+B*U1;
yy=yy+dt/6*(K1+2*K2+2*K3+K4);
y0=[y0 yy];
end
figure
plot([0:dt:T],C*y0,'k.');
xlabel('时间t')
ylabel('输出y')
title('输出响应曲线')
grid on
输出曲线
如右图1所示。
图1
3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。
,,
1)程序代码
T=50;dt=;N=50/;
w=10;e=;t=5;
a=[0 1 0;0 0 1;-w*w/t -(t*w*w+2*e*w)/t (-2*t*e*w+1)/t];
b=[0 0 0;0 0 0;0 0 1];u=[0;0;w^2/t];c=[1 0 0];
yy=[0;0;0];y1=yy;
for i=1:N;
k1=a*y1+b*u;
k2=a*(y1+dt*k1/2)+b*u;
k3=a*(y1+dt/2*k2)+b*u;
k4=a*(y1+dt*k3)+b*u;
y1=y1+dt*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;
yy=[yy y1];
end
figure
plot([0:dt:T],c*yy,'b');
xlabel('时间t')
ylabel('输出y')
title(‘阶跃输入响应曲线')
grid on
2)输出曲线(图2-2)
图2-2
4、自学OED45指令用法,并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。
1)程序代码
t=[0 T];
x0=[0 0];
[t y]=ode45('second_order',t,x0,[],e,w);
figure;
plot(t,y(:,1),'b.');
xlabel('时间t')
ylabel('输出y')
title('ode45求取系统阶跃响应曲线')
grid;
second_order:
2)输出曲线
二、第二次上机实验
1、试用simulink方法解微分方程,并封装模块,输出为。得到各状态变量的时间序列,以及相平面上的吸引子。
参数入口为的值以及的初值。(其中,以及初值分别为) 提示:模块输入是输出量的微分。
1)simulink
2)输出曲线
2、用simulink搭建PI控制器的控制回路,被控对象传递函数:,分别分析
(1)、比例系数由小到大以及积分时间由小到大对阶跃响应曲线的影响。
(2)、控制器输出有饱和以及反馈有时滞情况下,阶跃响应曲线的变化。
(3)、主控制回路传递函数为:,副回路为:,主回路采用PI控制器,副回路采用P控制器,分析控制系统对主回路以及副回路的阶跃扰动的抑制。注:PI控制器表达式为,串级控制如图所示。
1)simulink
(1)
(2)
(3)2)输出曲线
(1)设ti=5,改变kc
ti=5;for kc=2:7
[t,x,y]=sim('exp2_2',20);
plot(t,y);
hold on
end
grid
设kc=5,改变ti
kc=5;
for ti=2:7
[t,x,y]=sim('exp2_2',20);
plot(t,y);
hold on
end
grid
(2)控制器输出有饱和以及反馈有时滞情况下,阶跃响应曲线
(3)串级控制下输出曲线
3、编写S函数模块,实现两路正弦信号的叠