实验三、控制系统稳定性分析

1、实验三、控制系统稳定性分析注意：进入实验室前的要求学习教材108-182和402-405页内容;电动机传递函数GmKt(Kt -转矩系数La -电感Ra -电阻)机械系统传递函数d2 H d fl孑+临+心丁( J 质量B 阻尼K 刚度)对其求拉斯变换，得到所要传函。学习并掌握 Matlab控制系统的简单使用方法1. 试验目的1)2) 掌握控制系统稳定性分析方法、延迟环节对控制系统稳定性的影响3) 掌握放大环节(如比例调节器)2. 验仪器系统安装有matlab软件的计算机实验系统3. 实验内容用Bode图分析下面系统中，调节器 kc及延迟环节对系统稳定性的影响。(分析调节器kc时，延迟常数=0

2、;分析延迟常数时，调节器 kc=10)写出系统开环传递函数；打开matlab建立*.m 文件编制程序(主要指令：tf 、bode、nyquist、margin、pade ;注释用% 开头，如：)其中G(s)为调节器，G(s)=k ； G(s)为功率放大器，G(s)=500 ； G(s)为电动机，其电 阻r=10欧，电感L=0.1亨，电磁转矩系数 Kt =0.01，反电势系数 K=0.1 ； H(s)为检测传感 器，H(s)=0.1伏/弧度/s ； G(s)为被驱动机械对象，可以看成质量-刚度-阻尼系统，J=0.5 ；K=1； C=0.1; e-Ts为系统中的延迟，主要有材料等引起。(以上参数取

3、值及结构，实验指导老师可是情况变动)4.实验步骤1)2)3)4)运行所编制程序 运行结果记录 存储所编制程序5)6)7)6.结果分析和实验报告1)分析调节器 k，延迟常数=0 k 4 8 12 20 100 500 1000K812201002005001000幅值裕量相位裕量实验程序:%K=8,12,20,100,200,500,1000K=4; s1=tf(K,1); S2=tf(500,1); s3=tf(0.01,0.1,10); S4=tf(1,0,0.5,0.1,1); S5=tf(1,1,0); S6=tf(0.1,1); S7=tf(0.1,1); s8=s3*s4; s9=f

4、eedback(s8,0.1,-1); s10=s1*s2*s9*s5*s7nyquist(s10)bode(s10)Bode DiagramB1010101010010Frequency (rad/sec)K=4时伯德图:K=4时传递函数:0.05 sM + 5.01 s3 + 1.101 s2 + 10 s实验结果分析:3）分析延迟常数时，调节器 k=100T0.10.812481011幅值裕量相位裕量实验程序:T=0.1; %T=0.1,0.8,1,2,4,8,10,11s1=tf(100,1)s2=tf(500,1) s3=tf(0.01,0.1,10)s4=tf(1,0,0.5,0.

5、1,1) s5=tf(1,1,0)s6=tf(0.1,1)s7=tf(0.1,1)n um,de n=p ade(T,10) s0=tf( num,de n) s8=s3*s4 *sO s9=feedback(s8,0.1,-1)s10=s1*s2*s9*s5*s7nyquist(s10) bode(s10)T=0.1时伯德图:Bode Diagram50Frequency (rad/sec)MT=0.1时系统的传递函数：50 s11 - 55000 sXO + 2.97e007 s9 - 1.03e010 s8 + 2.523e012 s7 - 4.541e014 sW+ 6.054e016

6、 s5 - 5.881e018 sM + 3.97e020 s3 - 1.676e022 s20.05 s14 + 60.01 s13 + 3.521e004 s12 + 1.327e007 sXI + 3.555e009 sXO+ 7.07e011 s9 + 1.061e014 s8 + 1.196e016 s7 + 9.877e017 sW+ 5.668e019 s5 + 2.025e021 sM + 3.404e022 s3 + 1.073e022 s2+ 3.352e023 s+ 6.704e022 s实验结果分析：思考题：1. 开环传递函数中的比例对系统稳定性有何影响？ 答：系统稳定性变得不好。2. 开环传递函数中的比例对系统快速性有何影响？ 答：