实验八 用MATLAB进行系统频率特性分析.doc

自动控制原理 课程验证性实验报告实验名称用MATLAB进行系统频率特性分析实验时间2013年 06月21日学生姓名实验地点070312同组人员无专业班级电技1101B1、实验目的1）熟练掌握运用MATLAB命令绘制控制系统伯德图的方法。2）了解系统伯德图的一般规律及其频域指标的获取方法。3）熟练掌握运用伯德图分析控制系统稳定性的方法。2、实验主要仪器设备和材料：计算机一台 matlab软件2010a版本3、实验内容和原理：原理：对数频率特性曲线，对数频率特性曲线分为对数幅频特性、相频特性曲线，对数稳定判据：对数频率特性曲线是奈氏判据移植于对数频率坐标的结果。对数频率稳定判据的内容为：闭环系统稳定的充要条件是当从零变化到时，在开环系统对数幅频特性曲线分贝的频段内，相频特性穿越的次数为。其中，是正穿越次数，是负穿越次数，为开环传递函数的正实部极点的个数。稳定裕度：相角裕度、增益裕度。内容：绘制控制系统博得图 格式一：Bode(num,den) 格式二:Bode(num,den,w)格式三：re,im,w=Bode(num,den) a.开环开环传递函数，绘制其Bode图。计算系统的稳定裕度，包括增益裕度和相位裕度。函数margin（ ）可以从系统频率响应中计算系统的稳定裕度及其对应的频率。格式一：margin(num,den)，给定开环系统的数学模型，作Bode图，并在图上标注增益裕度和对应频率，相位裕度和对应频率，格式二：Gm,Pm,wg wc=margin(num,den),返回变量格式，不作图，格式三：Gm Pm wg wc=margin(m,p,w)b. 已知单位负反馈系统的开环传递函数，求系统的稳定裕度，并分别用格式二与格式三计算，比较误差。系统对数频率稳定性分析c系统开环传递函数为，试分析系统的稳定性。4、实验方法、步骤：a）num=10,den=1 2 10;bode(num,den)m,p,w=bode(num,den);mr=max(m) wr=spline(m,w,mr)b)k=2;z=;p=0 -1 -2;num,den=zp2tf(z,p,k);margin(num,den)Gm1,Pm1,wg1,wc1=margin(num,den) m,p,w=bode(num,den);Gm2,Pm2,wg2,wc2=margin(m,p,w)c) 令,num=1;d1=1 0;d2=0.5 1;d3=0.1 1;den=conv(d1,conv(d2,d3);Margin(num,den)由插值函数spline()确定系统稳定的临界增益。num1=1;d1=1 0;d2=0.5 1;d3=0.1 1;den=conv(d1,conv(d2,d3);m,p,w=bode(num,den);wi=spline(p,w,-180);mi=spline(w,m,wi);k=1/mi,num2=k;margin(num2,den)5、实验现象、实验数据记录： 按照实验进程，分阶段记录实验实施过程中出现的实验现象、收集到的实验数据，尽量以表格形式呈现。指导教师应根据不同实验阶段实验现象和实验数据记录的需要为每个阶段设计规范化的表格。(1) 实验阶段XXX：阶段名称XXXX表1 XXXX实验现象、数据记录第一步现象数据（表格形式和内容仅供参考）6、实验现象、实验数据的分析：借助适当原理、公式、模型、利用必要的软件或其它分析方法、手段，对实验过程中出现的现象、所获取的实验数据进行具体、充分的分析。本部分的撰写应完整呈现出分析过程。实验现象分析时应分析现象出现的原因。与实验预期相符合的，应给出其理论解释；实验现象与实验预期不相符的，应剖析是哪个实验环节出了问题导致该实验现象的出现。实验现象的分析应充分、具体、合理。 实验数据分析时可围绕要达成的实验目标，借助公式、模型或必要软件，结合作图、计算等方法对实验数据进行数据处理后，得出实验结果。实验数据分析过程应条理清晰，层次清楚。必要时，可对实验现象和实验结果综合分析，相互印证。7、实验结论： 通过对实验现象和实验数据分析后得到最终结论和实验目标的完成情况。（2050字）指导教师评语和成绩评定： 本栏由指导教师填写指导教师对学生实验报告的完成情况进行概括评论。指出学生实验报告撰写中存在的主要问题，并提出改进建议。对于问题较少或无明显错误的学生亦应给予肯定。并将实验报告成绩填写于对应位置。成绩用百分制记载。 实验报告成绩：指导教师签字： 年 月 日num=10;den=1 2 10;bode(num,den)m,p,w=bode(num,den)k=2;z=;p=0 -1 -2;num,den=zp2tf(z,p,k);margin(num,den)Gm1,Pm1,wg1,wc1=margin(num,den);k=2;z=;p=0 -1 -2;num,den=zp2tf(z,p,k);margin(num,den)Gm2,Pm2,wg2,wc2=margin(m,p,w);num=1;d1=1 0;d2=0.5 1;d3=0.1 1;den=conv(d1,conv(d2,d3);Margin(num,den)num1=1;d1=1 0;d2=0.5 1;d3=0.1