江苏科技大学Matlab自动控制原理课程设计.doc

自 动 控 制 原 理课 程 设 计学院：电子信息学院学号：1340301229姓名：张鑫第一题：1.1.1 二阶系统的时域、频域分析2、已知一个二阶系统其闭环传递函数如下=k0.5s2+s+k求K=0.2、0.5、1、2、5时，系统的阶跃响应和频率响应。绘出阶跃响应曲线和频率响应曲线%clc;clear;%k=0.2,0.5,1,2,5;%for k1=k figure(1),hold onsys=tf(k1,0.5,1,k1)step(k1,0.5,1,k1);figure(2);hold onmargin(sys);end%figure(1);gtext(k=0.2)，gtext(k=0.5)，gtext(k=1)，gtext(k=2)，gtext(k=5)figure(2);gtext(k=0.2),gtext(k=0.5)gtext(k=1),gtext(k=2),gtext(k=5)gtext(k=0.2),gtext(k=0.5),gtext(k=1),gtext(k=2),gtext(k=5)程序结果显示：图像窗口：命令窗口：Transfer function: 0.2-0.5 s2 + s + 0.2Transfer function: 0.5-0.5 s2 + s + 0.5 Transfer function: 1-0.5 s2 + s + 1 Transfer function: 2-0.5 s2 + s + 2Transfer function: 5-0.5 s2 + s + 5%结论：随着k值的增大，波峰增大，瞬态响应加快，调节时间变短，稳定更快！第二题：1.1.2 调试设计超前、滞后校正程序1. 被控对象传递函数为 G(s)= KS(S2+30S+200)设计超前校正环节，使系统性能指标满足如下要求：（1）速度误差常数=10 （2）=45源程序：clc;clear;num=2000;den=1,30,200,0;Go=tf(num,den);w=0.1:0.1:2000;gm,pm,wcg,wcp=margin(Go);%在当前窗口绘制带GMPM的BODE图mag,phase=bode(Go,w);%计算出w=0-1000时对应mag，phase的值magdb=20*log10(mag);%换算为db值phiml=45;phim=phiml-pm+16;a=(1+sin(phim*pi/180)/(1-sin(phim*pi/180);%计算出的值n=find(magdb+10*log10(a)=0.001);wc=w(n(1);%取符合要求的最小n值w1=wc/sqrt(a);w2=wc*sqrt(a);numc=1/w1,1;denc=1/w2,1;Gc=tf(numc,denc);g=Go*Gc;gmc,pmc,wcgc,wcpc=margin(g);gmcdb=20*log10(gmc);bode(Go,g);%比较Go和g的bode图hold onmargin(g)程序结果显示：图像窗口：第三题： 2、被控对象传递函数为Gs=ks(s+5)设计滞后校正环节，使系统性能指标如下（1）单位斜坡稳态误差小于5%（2）闭环阻尼比=0.707，wn=1.5rad/sclc;clear;num=100;den1=conv(1,0,1,5);go=tf(num,den1);margin(go);%画出含Gm和Pm的Bode图a=65.5246;b=5;c=a+b;w=0.01:0.01:1000;mag,phase=bode(go,w);%找出曲线上的点（mag,w）（phase,w),不画图n=find(180+phase-c=100,超调量p30%,调节时间Ts=100,SIGMAp=0.3,Ts=0.5% s(0.1+1)(0.025+1)% % （1+s/w1）（1+s/w3）% Gc(s)= ， G(s)=Go(s)*Gc(s)% （1+s/w2）（1+s/w4）%clear;clc;%相当于归零操作吧！归零，清屏%传递函数num=100;den=conv(1 ,0,conv(0.1,1,0.025, 1);G0=tf(num,den)kg,gamma,wg,wc=margin(G0)%含【(mag,wg),(phase,wc)】即含增益裕度和相位裕度的Bode图 kgdb=20*log10(kg);%超前校正%w=0.001:0.001:1000;mag,phase=bode(G0,w);%算出Bode图中曲线上的每个点的值disp(未校正系统参数：20lgkg,wc,gamma),kgdb,wc,gamma,%此处的kgdb,Wg,gamma,wcgammal= 30;delta=24; phim=gammal-gamma+delta;alpha=(1+sin(phim*pi/180)/(1-sin(phim*pi/180);% 求出a(alpha)magdb=20*log10(mag);%算出增益裕度n=find(magdb+10*log10(alpha) In lti.margin at 89 In di4ti at 21kg = 0.5000gamma = -15.0110wg = 20.0000wc = 27.7975未校正系统参数：20lgkg,wc,gammaans = -6.0206 27.7975 -15.0110超前校正部分的传递函数 Transfer function:0.09696 s + 1-0.003327 s + 1 滞后校正部分的传递函数 Transfer function:0.2155 s + 1-0.6169 s + 1 串联超前滞后校正装置的传递函数 Transfer function: 0.0209 s2 + 0.3125 s + 1-0.002052 s2 + 0.6202 s + 1 校正后整个系统的传递函数 Transfer function: 2.09 s2 + 31.25 s + 100-5.131