《自动控制原理》MATLAB分析与设计.doc

自动控制原理MATLAB分析与设计仿真实验报告自动控制原理MATLAB分析与设计仿真实验报告第三章 线性系统的时域分析法1、教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；(1)原系统的动态性能SIMULINK仿真图：仿真结果：分析：从图中可以看出：峰值时间：tp=3.2s，超调量18.0，调节时间ts=7.74s。 (2)忽略闭环零点的系统动态性能SIMULINK仿真图：仿真结果：分析：从图中可以看出：峰值时间：tp=3.6s，超调量16.7，调节时间ts=7.86s。（3）两种情况动态性能比较SIMULINK仿真图：仿真结果：原系统忽略闭环零点分析：通过比较可以看出闭环零点对系统动态性能的影响为：减小峰值时间，使系统响应速度加快，超调量增大。这表明闭环零点会减小系统阻尼。3-9系统SIMULINK仿真图：仿真结果：Scope0分析：从图中可以看出：峰值时间：tp=1.05s，超调量35.1，调节时间ts=3.54s（=2）。Scope1分析：从图中可以看出：峰值时间：tp=0.94s，超调量37.1，调节时间ts=3.44s（=2）。Scope2分析：由于计算机在计算的过程也存在误差，因此，不同的参数时，两条线重合，需将闭环传递函数计算出来再作比较。计算出闭环传递函数SIMULINK仿真图：Scope3分析：从图中可以看出：峰值时间：tp=1.05s，超调量35.1，调节时间ts=3.54s（=2）。Scope4分析：从图中可以看出：峰值时间：tp=0.94s，超调量37.1，调节时间ts=3.44s（=2）。前馈控制Scope5微分反馈系统结果：比较表明系统的稳定性与前馈控制无关；微分反馈使系统的性能得到了改善。3、英文讲义P153.E3.3SIMULINK仿真图：仿真结果：4、实例“Disk Drive Read System”，在Ka=100时，试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。SIMULINK仿真图：仿真结果：第四章 线性系统的根轨迹法1、英文讲义P157.E4.5MATLAB程序： num=1; den=1 -1 0; rlocus(num,den)仿真结果：2、P181.4-5-(3）的根轨迹MATLAB程序： G=zpk(,0 -1 -3.5 -3-2i -3+2i,1);rlocus(G);根轨迹图：习题4-10MATLAB程序：G1=zpk(,0 0 -2 -5,1);G2=zpk(-0.5,0 0 -2 -5,1);figure(1)rlocus(G1);figure(2)rlocus(G2);根轨迹图：第五章 线性系统的频域分析法5-10MATLAB程序：G=tf(1,1,conv(0.5,1,0,1/9,1/3,1);bode(G);grid响应曲线：5-16MATLAB程序：K1=1;T1=2;G1=tf(K1,conv(conv(1,0,T1,1),1,1);G11=feedback(G1,1);K2=2;T2=0.5;G2=tf(K2,conv(conv(1,0,T2,1),1,1);G21=feedback(G2,1);K3=2;T3=0.5;G3=tf(K2,conv(conv(1,0,T3,1),1,1);G31=feedback(G3,1);figure(1);step(G11);grid;figure(2);step(G21);grid;figure(3);step(G31);grid;响应曲线：第六章 线性系统的校正1、习题6-20，根据计算所得K1=5;K2=2.5;MATLAB程序：K1=5;K2=2.5;G0=tf(10,1,10,0);Gc=tf(K1,K2,1,0);G=series(G0,Gc);G1=feedback(G,1);step(G1);grid兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 共20页 第4页响应曲线 2、习题6-18，MATLAB程序：t=0:0.01:1;Ka=10;Kb=0;k1=4.16;K2=52.75;K3=1.24;G1=tf(20*K2,1,3+Kb+20*K3,2+20*Ka+Kb+20*K1,20*K2);step(G1,t);grid;响应曲线分析：本设计联合采用PID控制器与前置滤波器，使系统具有最小节拍响应，保证系统有良好的稳态性能和动态性能，采用内回路反馈包围被控对象，以减小被控对象参数摄动的影响,使系统具有鲁棒性。第七章 线性离散系统的分析与校正1、教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证MATLAB程序：T=1;t=0:1:10;sys=tf(0,1,1,0,T);step(sys,t);axis(1,10,0,1.2);grid;xlabel(t);ylabel(c(t);2、教材7-25的控制器的设计及验证MATLAB程序：T=0.1;sys1=tf(150,105,1,10.1,151,105);sys2=tf(0.568,-0.1221,-0.3795,1,-1.79,1.6,-0.743,T);step(sys1,sys2,4);grid;当T=0.01时的单位