自动控制理论实验.docx

自动控制理论实验 -MATLAB在自动控制理论中的应用实验目的1了解MATLAB这种强大的数学软件的基本特点和语言特点。2掌握控制系统在MATLAB中的描述。3学会用MATLAB的Control工具箱中提供的simulink仿真函数，例如连续时间系统在阶跃输入激励下的仿真函数step（）4掌握典型二阶系统中参数的变化对阶跃响应曲线的影响；5掌握使用MATLAB绘制控制系统的根轨迹图，并了解附加开环零、极点对闭环根轨迹的影响。6学会使用MATLAB绘制系统频率特性曲线乃氏图和伯德图，并利用MATLAB求出系统的稳定裕度。实验内容实验一一以为对象，令=1，=0，0.2，0.5，1，1.5分别绘制阶跃响应传函曲线。令=0.7，=0.1，1，10分别绘制阶跃响应曲线，进行、对二阶阶跃响应的影响分析。仿真绘制波形图程序格式：num= den= G=tf（num，den） Step（G）=1，=0.2：=1，=0.5：=1，=1：=1，=1.5：=0.7，=0.1：=0.7，=1：=0.7，=10：二当=1时，=0，零阻尼，响应为无阻尼等幅振荡；=0.2和0.5，欠阻尼，随着的增大，振荡幅值减小，响应速度变慢，超调量减小；=1，临界阻尼，响应变慢，超调和振荡消失；=1.5，过阻尼，系统没有超调，且过渡时间较长。综上所述，越大，振荡幅值越小，过渡时间越长；=1以后，系统没有了超调和振荡。所以，阻尼比对二阶系统的影响是改变系统的振荡幅值和过渡时间。当=0.7时，越大，二阶阶跃响应曲线上升时间越长，调节时间越短，超调量相同。所以无阻尼自然频率影响二阶系统的过渡时间二以,=0.5：=0.5，=0.2时 =0.2，=5，=10时，绘制响应曲线实验代码：hold onG1=tf(25,1 5 25)step(G1)G2=tf(25,1 2 25)step(G2)G3=tf(25,1 2 25)step(G3)G4=tf(100,1 4 100)step(G4)实验三一绘制开环传递函数G(s)=K(s(s+4)(s+2-4j)(s+2+4j)的根轨迹程序：num= 1;den= conv(1,4,conv(1 2-4i,1 2+4i),0;G=tf(num,den)rlocus(G)r,k=rlocus(G);k,p=rlocfind(G)sgrid(0.707,10)二，进行PID校正仿真 Gs=20.2s+110.5s+1系统响应曲线 校正后系统结构图及单位阶跃响应曲线三绘制G(s)=100s2+3s+100进行PID校正仿真G(s)的阶跃响应PID校正仿真PID校正仿真的响应曲线实验三 一 绘制Bode图代码：num=1;den=1 3 2 0;G=tf(num,den); 二 绘制Nyquist曲线代码：num=1;den=1 3 2 0;G=tf(num,den);nyquist(G)w=1:2re im=nyquist(G,w)曲线图：三（4）Nichol图：代码：num=1;den=1 3 2 0;G=tf(num,den);nichols(G)图：四用matlab命令创建和运行simulink模型代码：new_system(mymodel)open_system(mymodel)save_system(mymodel)add_block(built-in/Step,mymodel/Step,position,20 100 40 120)add_block(built-in/Sum,mymodel/Sum,position,60 100 80 120)add_block(built-in/TransferFcn,mymodel/TransferFcn,position,120 90 200 130)add_block(built-in/Scope,mymodel/Scope,position,240 100 260 120)add_line(mymodel,Step/1,Sum/1)add_line(mymodel,Sum/1,TransferFcn/1)add_line(mymodel,TransferFcn/1,Scope/1)add_line(mymodel,TransferFcn/1,Sum/2)Simulink模型实验总结通过四次实验，我学会了用Matlab软件进行基础的控制系统计算，仿真方面的知识，比如用Matlab进行控制系统的模型建立，对控制系统进行暂态特性分析，对控制系统进行根轨迹分析，对控制系统的频率特性进行分析。如果没有计算机进行仿真，我对一个控制系统进行设计和分析时，不但需要大量的计算，还需要手工绘制很多复杂的图表。这非常麻烦而且效率极低。但是有了计算机，我就可以在一台电脑上解决这些事情，不但方便，而且高效。所以学习使用计算机进行控制系统