自动控制原理MATLAB仿真实验报告.doc

蒁实验一MATLAB及仿真实验(控制系统的时域分析)螈一、实验目的薇学****利用MATLAB进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性;羃二、预****要点袀系统的典型响应有哪些?薈如何判断系统稳定性?莄系统的动态性能指标有哪些?莅三、实验方法芀四种典型响应艿阶跃响应:蒆阶跃响应常用格式:蒃1、;其中可以为连续系统,也可为离散系统。羃2、;表示时间范围0---Tn。聿3、;表示时间范围向量T指定。薇4、;可详细了解某段时间的输入、输出情况。薂脉冲响应:莂脉冲函数在数学上的精确定义:蝿其拉氏变换为:莅所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。羄脉冲响应函数常用格式:①;袂②蒀③莆肂分析系统稳定性芁有以下三种方法:芀利用pzmap绘制连续系统的零极点图;蒇利用tf2zp求出系统零极点;蒅利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点蚀系统的动态特性分析羀Matlab提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step、单位脉冲响应函数impulse、、实验内容肀(一)稳定性蒇系统传函为,试判断其稳定性芆用Matlab求出的极点。蚁%Matlab计算程序蕿num=[32546];den=[134272];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)***莇运行结果:肄芃p=羈蚃-+--+---1零极点分布图螆膁由计算结果可知,该系统的2个极点具有正实部,故系统不稳定。聿螇%求取极点薃num=[122];den=[17352];p=roots(den)薄蒈运行结果:蒇p=蚄蚂-+--=-,s2=+,羈s3=-,s4=-(二))键入程序,观察并记录单位阶跃响应曲线芁2)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率,并记录蒀3)记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间,并填表:膅由图1-3及其相关理论知识可填下表:=***)修改参数,分别实现和的响应曲线,并记录袁5)修改参数,分别写出程序实现和的响应曲线,并记录袇莅%单位阶跃响应曲线螃num=[10];den=[1210];step(num,den);芀title('StepResponseofG(s)=10/(s^2+2s+10)');蚇膂袂图1-2二阶系统单位阶跃响应曲线虿莇%计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率芄num=[10];den=[1210];G=tf(num,den);羀[wn,z,p]=damp(G)腿膈运行结果:芅wn===羂肀-+--=-1±3i,阻尼比、无阻尼振荡频率肀薀薆图1-3单位阶跃响应曲线(附峰值等参数)肄蒂罿莆膅薁莈肆第4)题:羃%kosi=1阶跃响应曲线袃wn=sqrt(10);螈kosi=1;螇G=tf([wn*wn],[12*kosi*wnwn*wn]);羄step(G);肁title('StepResponseofkosi=1');蒁薇肅膀羁%kosi=2的阶跃响应曲线芇wn=sqrt(10);kosi=2;袃G=tf([wn*wn],[12*kosi*wnwn*wn]);step(G);蒂title('StepResponseofkosi=2');莀肈当wn不变时,由和的响应曲线可归纳:袄①平稳性,由曲线看出,阻尼系数ζ↑,超调量↓,响应的振荡↓,平稳性好;反之,ζ↓,振荡↑,平稳性差。蚁②快速性,ζ↑,ts↑,快速性差;反之,ζ↓,ts↓;但ζ过小,系统响应的起始速度较快,但振荡强烈,影响系统稳定。蝿螈羅第5)题: