北京科技大学控制工程基础Matlab大作业.docx

控制工程基础实验报告 学院： 工程学院 专业： XXX 姓名： XXX 学号： XXX 班级： 2015年1月1日【实验一】1、系统传递函数G（s）=9(s2+0.2s+1)(s+2)(s2+1.2s+9),求出极点，画出零极点图，试判断其稳定性。求解过程：【Matlab程序】num=9,1.8,9;den=1,3.2,11.4,18；G=tf(num,den);pzmap(G),p=roots(den)图1-1 G（s）=9(s2+0.2s+1)(s+2)(s2+1.2s+9)的零极点分布图【运行结果】p = -0.6000 + 2.9394i -0.6000 - 2.9394i -2.0000 由计算结果可知，该系统的三个极点都位于S平面的左半平面，故系统稳定。 2、二阶系统G（s）=120s2+8s+120,画出单位阶跃响应曲线，计算系统的闭环根，阻尼比，无阻尼震荡频率，记录实际测取的峰值时间tp上升时间tr调整时间ts超调量%，并在所得图形上加网格线和标题。求解过程：【Matlab程序】：G=zpk(,-4+10.2i,-4-10.2i,120);C=dcgain(G);y,t=step(G);plot(t,y)grid on ;Y,k=max(y);timetopeak=t(k)percentovershoot=100*(Y-C)/C n=1;while y(n)0.98*C)&(y(i)1.02*C) i=i-1;endsetllingtime=t(i)图1-2 系统单位阶跃响应曲线【运行结果】timetopeak = 0.3016percentovershoot = 29.0989risetime =0.1967setllingtime =0.9836所以，峰值时间tp=0.3016,最大超调量%为29.0989%，上升时间tr为0.1967，调整时间ts为0.9836（2）计算系统的闭环根，阻尼比，无阻尼振荡频率num=120;den=1 8 120;G=tf(num ,den);wn,z,p=damp(G)【运行结果】wn = 10.9545 10.9545z = 0.3651 0.3651p = -4.0000 +10.1980i -4.0000 -10.1980i由上面的计算结果得，系统的闭环根为-410.1980i，阻尼比=0.3651，无阻尼振荡频率为wn=10.9545【实验二】1、求解过程【Matlab程序】%画系统奈奎斯特曲线图sys=tf(0.316 31.6,0.005 0.155 1.15 1 0);figure(1);nyquist(sys);grid on;title(niquist plot of G(s)=31.6(0.1s+1)/s(s+1)(0.1s+1)(8s+1)图2-1 系统奈奎斯特曲线%画系统伯德图%Matlab程序sys=tf(0.316 31.6,0.005 0.155 1.15 1 0);figure(1);bode(sys);grid on;title(Bode Digram of G(s)=31.6(0.1s+1)/s(s+1)(0.1s+1)(8s+1)图2-2 系统伯德图%计算系统稳定裕度Lg和csys=tf(0.316 31.6,0.005 0.155 1.15 1 0);margin(sys);grid on图2-3 系统稳定裕度值由上图可知，系统稳定幅值裕度Lg为-12.2dB和c为-27.92、【求解过程】【%Matlab程序】Num1=1;den1=1;Num2=3.333 1;den2=100 1;Num3=100;den3=0.005 0.15 1;Gc1=tf(num1, den1);Gc2=tf(num2,den2);G=tf(num3,den3);G11=series(Gc1,G); G22=series(Gc2,G);figure;bode(G,G11); grid on;title(伯德图曲线比较);figure; bode(G,G22); grid on;title(伯德图曲线比较);figure;bode(G,G11,G22); grid on;title(伯德图曲线比较);figure;margin(G);grid on;figure;margin(G11);grid on;figure;margin(G22);grid on;图2-4 原系统与加入控制器Gc（s）=1系统的伯德图比较图2-5 原系统与加入控制器Gc（s）=(3.333s+1)/(100s+1)系统的伯德图比较图2-6 原系统分别与加入两个控制器系统的伯德图比较图2-7 原系统稳定裕度值图2-8 加入