自动控制原理matlab仿真实验报告.doc

自动控制原理实验报告学院电子信息与电气工程学院实验一MATLAB及仿真实验(控制系统的时域分析)一、实验目的学****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;二、预****要点系统的典型响应有哪些?如何判断系统稳定性?系统的动态性能指标有哪些?三、实验方法四种典型响应阶跃响应:阶跃响应常用格式:1、;其中可以为连续系统,也可为离散系统。2、;表示时间范围0---Tn。3、;表示时间范围向量T指定。4、;可详细了解某段时间的输入、输出情况。脉冲响应:脉冲函数在数学上的精确定义:其拉氏变换为:所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。脉冲响应函数常用格式:①;②③分析系统稳定性有以下三种方法:利用pzmap绘制连续系统的零极点图;利用tf2zp求出系统零极点;利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点系统的动态特性分析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(一)稳定性系统传函为,试判断其稳定性用Matlab求出的极点。%Matlab计算程序num=[32546];den=[134272];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)运行结果:p=-+--+---1零极点分布图由计算结果可知,该系统的2个极点具有正实部,故系统不稳定。%求取极点num=[122];den=[17352];p=roots(den)运行结果:p=-+--=-,s2=+,s3=-,s4=-(二))键入程序,观察并记录单位阶跃响应曲线2)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率,并记录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: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5)修改参数,分别写出程序实现和的响应曲线,并记录%单位阶跃响应曲线num=[10];den=[1210];step(num,den);title('StepResponseofG(s)=10/(s^2+2s+10)');图1-2二阶系统单位阶跃响应曲线%计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率num=[10];den=[1210];G=tf(num,den);[wn,z,p]=damp(G)运行结果:wn===-+--=-1±3i,阻尼比、无阻尼振荡频率实验二MATLAB及仿真实验(控制系统的根轨迹分析)?闭环系统根轨迹绘制规则。三实验方法方法:当系统中的开环增益k从0到变化时,闭环特征方程的根在复平面上的一组曲线为根轨迹。设系统的开环传函为:,则系统的闭环特征方程为:根轨迹即是描述上面方程的根,随k变化在复平面的分布。MATLAB画根轨迹的函数常用格式:利用Matlab绘制控制系统的根轨迹主要用pzmap,rlocus,rlocfind,sgrid函数。1、零极点图绘制[p,z]=pzmap(a,b,c,d):返回状态空间描述系统的极点矢量和零点矢量,而不在屏幕上绘制出零极点图。[p,z]=pzmap(num,den):返回传递函数描述系统的极点矢量和零点矢量,而不在屏幕上绘制出零极点图。pzmap(a,b,c,d)或pzmap(num,den):不带输出参数项,则直接在s复平面上绘制出系统对应的零极点位置,极点用×表示,零点用o表示。pzmap(p,z):根据系统已知的零极点列向量或行向量直接在s复平面上绘制出对应的零极点位置,极点用×表示,零点用o表示。2、根轨迹图绘制rlocus(a,b,c,d)或者rlocus(num,den):根据SISO开环系统的状态空间描述模型和传递函数模型,直接在屏幕上绘制出系统的根轨迹图。开环增益的值从零到无穷大变化。rlocus(a,b,c,d,k)或rlocus(num,den,k):通过指定开环增益k的变化范围来绘制系统的根轨迹图。r=r