控制系统CAD实验报告.doc

控制系统CAD实验指导书 编者：刘辉 实验一 Matlab 使用方法和程序设计 一、实验目的 1. 掌握Matlab软件使用的基本方法； 2. 熟悉Matlab的基本运算和程序控制语句； 3. 熟悉Matlab程序设计的基本方法。 2、 实验内容1.求多项式的根程序：p=1 2 3 5 4 ;x=roots(p)结果截图：2已知,试使用符号运算的方法对其因式分解。程序：Syms a b c;f=a4*(b2-c2)+b4*(c2-a2)+c4*(a2-b2);R1=factor(f)结果截图：结果：3. 编写一个函数，完成求和s=1+2+3+.+i+.+n。 程序：求1000个数相加的和 sum=0;for i=1:1000sum=sum+i;endsum结果截图：4.已知一传递函数，试将其分解为部分分式。程序：num=1 2;den=1 5 4；r,p,k=residue(num,den)结果截图：结果：实验二一、 实验目的1. 掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析。2. 掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析。3. 掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析。4. 掌握如何使用Matlab进行系统的稳定性分析。二、 实验内容1.时域分析根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量，绘制系统的单位脉冲响应。程序： num=3 15 18;den=1 6 10 8;G=tf(num,den);Grid;impulse(G)time=0:0.1:20;step(G,time)结果截图：结果分析：超调量2.41 计算2.频域分析典型二阶系统传递函数为： 当 =0.7, n 取6时的 Bode Nichols Nyquist图的单位阶跃响应。（1）Bode 图程序：num=36;den=1 8.4 36;g=tf(num,den);bode(g,0.001,100);grid;结果截图：结果分析：（2）Nichols图程序：num=36;den=1 8.4 36;g=tf(num,den);nichols(g)结果截图：结果分析：（3）Nyquist图 num=36;den=1 8.4 36;g=tf(num,den);nyquist(g)结果截图：结果分析：3.根轨迹分析绘制下面负反馈系统系统的根轨迹，并分析系统稳定的K值范围。前向通道： 反馈通道：程序：num=1;den=3 305 500 1;g=tf(num,den);rlocus(g)结果截图：结果分析：4.稳定性分析（1）根轨迹法判断系统稳定性：已知系统的开环传递函数为：试对系统闭环判别其稳定性。程序：结果截图：结果分析：（2）Bode图法判断系统稳定性：程序：结果截图：结果分析：实验三一、 实验目的掌握使用Bode 图法进行控制系统设计的方法；熟悉Ziegler-Nichols 的第二种整定方法的步骤。二、 实验内容1. 设一单位负反馈控制系统，如果控制对象的开环传递函数为： 试设计一个串联超前校正装置。要求：校正后系统的相角裕度 45 ；当系统的输入信号是单位斜坡信号时，稳态误差ess0.04; 绘制出校正后系统和未校正系统的Bode 图及其闭环系统的单位阶跃响应曲线，并进行对比。程序：结果截图：结果分析：2. 设一单位负反馈控制系统，其开环传递函数为：试设计一个串联滞后校正装置。要求：校正后系统的相角裕度 40；幅值裕度大于等于 12dB，静态速度误差系数K 4。要求绘制校正后系统和未校正系统的Bode 图及其闭环系统的单位阶跃响应曲线，并进行对比。程序：结果截图：结果分析：3. 设一单位负反馈系统的开环传递函数为：请采用Ziegler-Nichols