实验三基于Matlab的控制系统实验研究综合

1、-WDRD恪式一可編辑一北京工业大学H动化专业实验三基于Mathb的控制系统实验研究综合一目的与任务1. 了解MATLAB软件仿真平台2. 掌握利用程语言及Sinulhk仿真平台进行控制系统仿真的方法3. 掌握基于M athb绘制控制系统各种曲线的方法二实验要求1熟悉S in ulink 仿真平台2基于Matlab的仿真程序的编写3掌握MATLAB环境下系统的阶跃响应曲线，根轨迹曲线以及频率特性曲线的绘制三实验内容(一) 阶跃响应1二阶系统的闭环传递函数为：G l)=10/Q2+2s+10)(1) 计算系统的闭环根阻尼比无阻尼振动频率，并作记录。P= 1 2 10;i= roots(P)r=

2、-1.0000 + 3.0000i-1.0000 -3.0000i(2) 键入程序，观察记录阶跃响应曲线。num = 10;den= 1 2 10;sys=tf(num ,den)sys 二10s 2 + 2 s + 10Continuous e tmnsferfimction.step (sys)实际值理论值峰值1.351.351峰值时间1P1.061.047过渡时间te6 52.52s3.00s% 23.54s4.00s理论值计算参考二阶系统时域分析性能指标计算0.3163 U)n= kT：3162-WDRD恪式一可編辑一Step Respoise：-System: sysRise tim

3、e (seconds): 0.426System sysKilling lime (second)354System sysPeak amp Hude: 1.35 OfsixxjI (%): 35 j Atlme (seconds): 1.06Step ResponseSystem： sysPeak amplitude: 1.35Overshoot (%): 35.1 At time (secmds)： 1.05System: sys SettlingTme (seconds): 2.521i1i1/Ii1i1/ ii1ii1 1iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiIiiIiiIir1Il

4、1I1I丄614System sysFinal Vaiue: 13Tune (secofids)-WDRD恪式一可編辑一北京工业大学H动化专业2修曳参数，分别实现 =1, 在同一幅画中。1.40.41.2I8 oopnl二 dEd =2的响应曲线，并与原系统响应曲线记录Step Responsenum = 10_ den二1 2 10 sys=tf(hum ,den) step feys) hold onnum 二10 den二1 6.324 10 sys=tftium ,den) step feys) hold onnum = 10 den=l 12.648 10 sys=tf6um ,de

5、n) feys)hold onTime (seccxids)修改参数，w nl = 0.5W nO,W n2=2W nO的响应曲线，并与原系统响应曲线记录在在同一幅图屮。1.412Step Response8 o6040246Time (seconds)810num = 2.4996den二1 1.0001406 2.4996 sys2=tftium ,den) step fcys2)hold onnum = 40den=l 4.0005624 40 sys3=tftium ,den) step fcys3)hold on25CDpn-dul3 试做出系统的脉冲响应曲线和斜坡响应曲线。Impu

6、lse Response2 55 OO01234567Time (seconds)4.在SWULINK环境下，构造系统的结构图，作时域仿真并与命令行方式取得的响应曲线进 行对比。斜坡响应曲线125%auto(ode45;ReadyT10.000Root Locus(二)根埶迹0.280.141C系统开环传递函数为Goi fc)=kg(s+l)fc+2)3 2 10(MPUOoelA) s-xv AJra匚-6foe-.(I)0 7 082(3)-0.9I.(4)0975尺 L I绘制系统的根轨迹确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益确定临界稳定时的根轨迹增益KgL60 975系统稳定的根轨迹增益

7、眩嘰碗围(0Gain: 0 385Pole：-043-722e4)9iDamping： 1Overshoot (%): 0Frequency (rad/s): 0.431.51:05System sysGain: 6Pole: 8.14e-O5 + 1.4li Damping -576e-05Overshoot (%)： 100Frequency (rads) 1 41、.F尸-A.1.08207I 厂*,0.56 - n=l; dl=0.01 0.4 l;d2=0.01 0.2 l;d3=0.01 0.1 1; d4=0.01 0.02 l;d5=K).Ol 0.0021; bode d,d

8、l)hold on; bode G,d2);bode(h,d3);bode (n,d4):bode(h,d5)grid2.开环传递函数为 G ( s ) = 31.6/s(0.01s+l)(0.1s+l)(1)作博德图，在曲线上标出：幅频特性一一初始段斜率，高频段斜率，开环截止频率，中频段穿越斜率。相频特性一一低频段渐近相位角，高频段渐近相位角-180度线的穿越频率。(2 )由稳定裕度命令计算系统的稳定裕度 Lg和Y C ,并确定系统的稳定性。(3)在图上作近似折线特性相比较。Bode Diagram10050W2101010(幅频特性System sys FrequencyMagnitutf

9、e(dB):S)System sysFrequency |rads).973e*-03Phase (deg):-269System:印 sFrequency (radis): 1MagnludeidB:29.9System：邮 “BQjency 愀灿 30.3Phase (degk -179System sysFrequency iFads):OJ01Phase (deg):-90.9System sysFrequency (rad/s): 19.8MaonMe(dB)3System sysFrequent/ iradsj 99.6 Magnilude (d 33270num=31.6 den

10、=0.001 0.11 1 0 -sys=tf(num,den)bode(sys)_gridSystem： sysFreQdncy* (rads): 1.48e*03Magnitude (dB 卜 100sysFrequencys): 5.66&+03Mitude idBW 35w1低频段的斜率=(509.9)/(0.1-1)=-22.33-131(-100) $ %io = -83.73高频段的斜率二(566-1.4X)x10开环截止频率为：16.3 rad/s开环截止频率是开环幅频特性中，幅频特性曲线穿越OdB线的频率，记为sc-WDRD恪式一可編辑一北京工业大学自动化专业中频穿越斜率=(3H33)/9.6/L9.8)10=-59.64dB/aec相频特性低频段渐近相位角- 90.9。宀0 )高频段渐近相位角- 269 (70