自控实验yahui.doc

实验二 线性系统的时域分析一， 实验目的1. 熟悉MATLAB的基本操作。2. 掌握利用MATLAB对系统进行时域分析的方法。3. 熟悉利用SIMULINK仿真对系统进行时域分析的方法。4. 能够根据所得结果进行系统性能分析。二实验内容（1）阻尼比为zeta=0,0.7,1,2时：MATLAB程序zeta1=0;zeta2=0.7;zeta3=1;zeta4=2;num=16;den1=1 8.*zeta1 16;den2=1 8.*zeta2 16;den3=1 8.*zeta3 16;den4=1 8.*zeta4 16;sys1=tf(num,den1);sys2=tf(num,den2);sys3=tf(num,den3);sys4=tf(num,den4);t=0:0.01:3;subplot(2,2,1);y1=step(sys1,t);plot(t,y1);grid on;xlabel(时间);ylabel(振幅);title(step response1);subplot(2,2,2);y2=step(sys2,t);plot(t,y2);grid on;xlabel(时间);ylabel(振幅);title(step response2);subplot(2,2,3);y3=step(sys3,t);plot(t,y3);grid on;xlabel(时间);ylabel(振幅);title(step response3);subplot(2,2,4);y4=step(sys4,t);plot(t,y4);grid on;xlabel(时间);ylabel(振幅);title(step response4);图形：2系统结构如下图所示（1） 求该系统的单位阶跃响应MATLAB程序num=2 14 33 27;den=1 10 40 82 87 39;step(num,den);图形（2）求单位输入时的稳态误差num=2 14 33 27;den=1 10 40 82 87 39;t=0:0.1:15;y=step(num,den,t);er1=y(length(t)-1er1 = -0.3077（3）分析系统的稳定性num=2 14 33 27;den=1 10 40 82 87 39;t=0:0.1:15;y=step(num,den,t);roots(den)ans = -3.4656 -1.7672 + 0.7926i -1.7672 - 0.7926i -1.5000 + 0.8660i-1.5000 - 0.8660i得出极点均在虚轴左侧，所以系统稳定。（4）利用SIMULINK仿真实现问题3系统框图仿真图形5MATLAB程序t=0:0.1:10;num0=0 0 10;den0=1 2 10;y0=step(num0,den0,t);num1=0 2 10;den1=1 2 10;y1=step(num1,den1,t);num2=1 0.5 10;den2=1 2 10;y2=step(num2,den2,t);num3=1 0.5 0;den3=1 2 10;y3=step(num3,den3,t);num4=0 1 0;den4=1 2 10;y4=step(num4,den4,t);plot(t,y0,t,y1,t,y2,t,y3,t,y4);title(单位阶跃响应);图形实验三 线性系统的根轨迹分析一，实验目的1. 熟悉熟悉MATLAB的基本操作。2.掌握利用MATLAB对系统进行根轨迹分析的方法。3 熟悉利用SIMULINK仿真对系统进行时域分析的方法。4 能够根据所得结果进行系统性能分析。二 实验内容1（1）num=1;den=1 0;den1=0.05 1;den2=0.05 0.2 1;G1=tf(num,den);G2=tf(num,den1);G3=tf(num,den2);G=G1*G2*G3;rlocus(G);（2）selected_point = 0.0711 + 4.1925ik = 3.7780pole = -19.7696 -4.4305 0.1001 + 4.1525i 0.1001 - 4.1525i（3）由图分析因为S右半平面有无数个极点，故无论K取何值，系统都是不稳定的（4）num=1;den=1 0;den1=0.05 1;den2=0.05 0.2 1;G1=tf(num,den);G2=tf(num,den1);G3=tf(num,den2);G=G1*G2*G3;rlocus(G);k,pole=rlocfind(G);3.2（1）num=1;den=1 0;den1=1 1;den2=1 2;G1=tf(num,den);G2=tf(num,den1);G3=tf(num,den2);G=G1*G2*G3;rlocus(G)图形（2）当阻尼比等于0.707时，K=0.647；则num=0.647;den=1 0,1 1,1 2;step(num,den)3. （1）num=1;den=1 0;den1=1 2;den2=1 5;G1=tf(num,den);G2=tf(num,den1);G3=tf(num,den2);G=G1*G1*G2*G3;rlocus(G)由图可知，S右半平面有极点分布，所以系统是不稳定的实验四 线性系统的频域分析一， 实验目的1，熟悉MATLAB的基本操作2，掌握利用MATLAB对系统进行频域分析的方法。3，能够根据所得结果对系统进行性能分析。二， 实验内容1， 已知系统的传递函数是要求利用MATLAB的函数，绘制系统的BODE图NYQUIST图，判定系统的稳定性，并求出系统的幅值欲度和相角裕度（1）num0=1;den0=1 0;den1=1 1;den2=1 2;G1=tf(num0,den0);G2=tf(num0,den1);G3=tf(num0,den2);num,den=tfdata(G,v);G=G1*G2*G3;bode(G)margin(num,den)Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(num,den)BODE图Nyguist图num=1;den=1 0,1 1,1 2;G=tf(num,den);Nyguist(G);Nyguist图2num=10 1;den=1 0,1 1 1,0.5 1;w=-3:1:3;Gw=polyval(num,j*w)./polyval(den,j*w);mag=abs(Gw)pha=angle(Gw)subplot(1,2,1);plot(w,mag)subplot(1,2,2);plot(w,pha)num=1/400 1/10 1;den=1 0,1 1,10 1;w=-3:1:5;Gw=polyval(num,j*w)./polyval(den,j*w);mag=abs(Gw)pha=angle(Gw)subplot(1,2,1);plot(w,mag)subplot(1,2,2);plot(w,pha)3（1）. num0=100;den0=1 0;den1=0.04 1;G1=tf(num0,den0);G2=tf(num0,den1);num,den=tfdata(G,v);G=G1*G2;bode(G)margin(num,den)Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(num,den)（2）校正后4校正前阶跃响应曲线BODE图实验五（1）num=1;den=1 0,1 1;num,den=cloop(num,den);G=tf(num,den)Transfer function: 1-s3 + s + 2单位阶跃响应曲线num=0 0.368 0.264;den=1 -1 0.632;dstep(num,den)numg=0