自动控制原理4

院系 电子信息工程学院 班级 12电气3 姓名 刘建 学号 127301320实训名称 实训日期 一、实验目的1掌握典型输入信号作用下，评价系统的性能指标及其数学计算公式；2掌握超前校正装置的模拟电路原理图及其传递函数的形式；3掌握串联超前校正装置对系统性能的影响，观察和分析加入校正装置前后系统动态特性的变化；4学习使用MATLAB绘制伯德图，掌握Bode函数的使用格式；5掌握使用频率特性法设计典型串联超前环节。6学会利用伯德图分析系统的性能,总结加入超前校正装置系统改善的特点；二、实验内容已知控制系统的动态结构图如下所示，其中，反馈通道传递函数。采用串联超前校正时，试求：（1）当系统开环增益时，画出系统校正之前和校正之后的阶跃响应曲线和伯德图，并分别从曲线上求出系统校正前、后的超调量、调节时间、幅值裕量和相角裕量，幅值穿越频率和相角穿越频率；（2）分析加入校正装置之前和加入校正装置之后系统的动态性能。G1(s)H(s)RCBEG2(s)G3(s)图41 校正前系统的结构图G1(s)H(s)RCBEGc(s)G2(s)G3(s)图42 校正后系统的结构图三、实验方法和步骤1进入MATLAB/Simulink仿真环境，建立图4-1、4-2所示的系统仿真模型；2利用MATLAB下tf( ) 函数、feedback ( ) 函数和step( )函数，画出系统在加入校正装置前、后的阶跃响应曲线；3观察得到的阶跃响应曲线，分别求出系统校正前、后的超调量、调节时间；4利用MATLAB下Bode( ) 函数，画出系统的伯德图，在曲线上求得幅值裕量和相角裕量，幅值穿越频率和相角穿越频率；5根据系统在校正前后得到的实验数据，分析系统校正前、后的动态特性变化情况。有关MATLAB编程语句如下： 8 苏州市职业大学实训报告K=10;%系统开环增益t=0:0.5:100;%系统校正前的传递函数num=K; %开环传递函数的分子den=conv(1,0,conv(1,1,0.1,1); %开环传递函数的分母s(s+1)(0.1s+1)G=tf(num,den);%开环传递函数sys=feedback(G,1);%闭环传递函数ystep=step(sys,t);%校正前系统的单位阶跃响应曲线%系统校正后的传递函数num=K*0.6,1; %开环传递函数的分子den=conv(1,0,conv(1,1,0.01,0.2,1); %开环传递函数的分母s(s+1)(0.1s+1)(0.1s+1)Gj=tf(num,den);%开环传递函数sysj=feedback(Gj,1);%闭环传递函数yjstep=step(sysj,t);%校正后系统的单位阶跃响应曲线%画出系统校正前后的阶跃响应曲线figure(1)subplot(2,1,1)plot(t,ystep)% 校正前阶跃响应曲线；xlabel(系统校正前的单位阶跃响应曲线)subplot(2,1,2)plot(t,yjstep) % 校正后阶跃响应曲线xlabel(系统校正后的单位阶跃响应曲线)figure(2)bode(G)%系统校正前的Bode图 grid Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(G)%利用margin命令返回幅值裕量Gm，相角裕量Pm，幅值穿越频率Wcg 和相角穿越频率Wcp;xlabel(系统校正前的伯德图G(s)=K/s(s+1)(0.1s+1)%figure(3)bode(Gj)%系统校正后的Bode图 grid Gmj,Pmj,Wcgj,Wcpj=margin(Gj)%利用margin命令返回幅值裕量Gmj，相角裕量Pmj，幅值穿越频率Wcgj 和相角穿越频率Wcpj;xlabel(系统校正后的伯德图G(s)=K*(0.6s+1)/s(s+1)(0.1s+1)(0.1s+1)figure(5)subplot(2,1,1)nyquist(G)%系统校正前的Nyquist xlabel(系统校正前的奈奎斯特图 )s