matlab在自控理论中的应用实验报告

1、自动控制理论实验报告一、 实验名称MATLAB在自动控制理论中的应用二、 实验目的熟悉并掌握MATLAB在自动控制理论中的数学计算和绘图功能、simulink仿真功能等。三、 实验内容（所有）1、 传递函数的描述法2、 自动控制系统结构框图的模型表示3、 线性系统的时域分析4、 线性系统的频域分析5、 线性系统的根轨迹分析6、 状态空间描述法四、 实验步骤（部分）【实验一】 实验目的：观察二阶振荡环节中，参数和Wn分别变化时对输出波形的影响。实验内容： 二阶标准传递函数：（1） 令Wn不变，取不同的值。（0 num=25; den=1,2,25; G1=tf(num,den); den2=1,

2、7.07,25; G2=tf(num,den2); num2=1; den3=1,0.5,1; den4=1,5,100; G3=tf(num2,den3); num3=100; G4=tf(num3,den4); step(G1);hold on step(G2);hold on step(G3);hold on step(G4);hold on实验结果：=0.707=0.2Wn=10Wn=1实验结论：我们可以很直观的看到，当Wn相同，等于0.707时比等于0.2时响应更快；相同，Wn越大响应越快。但是因为范围是0到1，而的取值到底是怎么样影响系统输出的，是否是越大响应越快，就可以通过下面一

3、个实验来进行验证。【实验二】实验目的：观察特征参量对二阶系统性能的影响（Wn不做讨论）实验内容： 二阶标准传递函数：设定无阻尼自然震荡频率=1rad/s，考虑5种不同的值：=0，0.25，0.5，1.0，2.0，利用matlab对每一种求取单位阶跃响应曲线，分析对系统的影响。实验代码：num=1;den1=1,0,1;den2=1,0.5,1;den3=1,1,1;den4=1,2,1;den5=1,4,1;G1=tf(num,den1);G2=tf(num,den2);G3=tf(num,den3);G4=tf(num,den4);G5=tf(num,den5);t=0:0.5:20;y1=

4、step(G1,t);plot(t,y1);hold ony2=step(G2,t);plot(t,y2);hold ony3=step(G3,t);plot(t,y3);hold on y4=step(G4,t); plot(t,y4);hold on y5=step(G5,t); plot(t,y5);hold on实验结果：=2=1=0.5=0.25=0实验结论：上一个实验中，我们仅仅验证了=0.707时比=0.2时响应更快，没有验证的取值到底如何影响系统输出响应。通过这一个实验就可以很明确的验证当=0.707时是临界响应；当00.707时超调量随减小而增大。过渡过程峰值和调节时间也随减

5、小而增大；当0.7071时系统阶跃响应不出现峰值，单调地趋于稳态值。而总的来说，阻尼比越大，超调量越小，响应的振荡越弱，系统平稳性越好。反之，阻尼比越小，振荡越强烈，平稳性越差。【实验三】实验目的：绘制闭环系统根轨迹实验内容：已知系统的开环传递函数如下：绘制闭环系统的根轨迹和K=55时的冲击响应曲线。实验代码：num1=1,2;den1=conv(1,4,3,1,4,3);G=tf(num,den);rlocus(G);num2=1;den2=conv(1 -3.13i,conv(1 3.13i,1 5.98);K=tf(num2,den2);t=0:0.5:10;y=impulse(K,t);plot(t,y);实验结果：根轨迹：K=55时冲击响应实验结论：通常来说，绘制系统的根轨迹是很繁琐的事情，按照教科书上的步骤，一步一步求出来再画，不仅不标准，还很容易出错。在matlab控制系统工具箱中专门提供了绘制根轨迹的函数，就可以根据给出的开环传递函数，很方便的绘制出根轨迹了。实验收获及总结：通过短短几次自控原理实验课的matlab的课程，再加上开放性实验的收货，对matlab有了初步的了解，比起自己在网上看视频教程来得简洁明了多，也更容易掌握，对于专业的针对性也更强。可以对控制系统的稳定性、正确性和快速性进行