控制系统仿真matlab报告.

1、控制系统仿真实验报告第一次作业-232s +6s + 11s 十 6已知单输入三输出系统的传递函数如下：G(s)= 0);n=len gth(ii);if(n 0),disp(system is un stable)else,disp(system is stable)end实验结果：系统的闭环传函是：Go =5 s + 100sA4 + 8 sA3 + 31.99 sA2 + 80.21 s + 100Con ti nu ous-time tran sfer fun cti on.-0.9987 + 3.0091i-0.9987 - 3.0091i-3.0013 + 0.9697i-3.00

2、13 - 0.9697isystem is stable631.3.给出不使用循环语句求k = v 2i的值实验程序：n=64;q=2；k=(1_qA n)/(1-q);disp(k 的值为);k实验结果：k的值为k =1.8447e+19第二次作业卩.5 3.500 1.4.已知矩阵：A=8334.10求特征值和特征向量，并验证。09103-1.5003.719.3实验程序：A=7.5 3.5 0 0;8 33 4.1 0;0 9 103 -1.5;0 0 3.7 19.3;V,D=eig(A)for i=1:4R(:,i)=(D(i,i).*eye(4)-A)*V(:,i);endR实验结

3、果：V =0.0021-0.9560-0.1320-0.00140.05830.2920-0.9824-0.00470.9973-0.02710.12800.01840.04380.00780.03330.9998D =103.459900006.4308000033.5410000019.3682R =1.0e-13 *0.2462-0.051100.00320.20430.08980.05660.00150.4499-0.0232-0.1169-0.0155-0.00890.0007-0.01110.00191.5.选择适合的步距绘图：（1） sin（$ , L -1,1 （2）宀匹（极坐

4、 t日标）实验程序：t=-0.2:0.001:0.2; y=s in( 1./t);figure(1); plot(t, y);grid;x=-pi:0.01:pi; figure(2);polar(x,(sin (x)./(x); grid;实验结果：9012701.6.求出y=xsin (x)在0x100条件下的每个峰值。实验程序：x=0:0.01:100;y=x.*si n( x);dy=diff(y); %导数index=find(dy(1:end-1).*dy(2:end)=0); %相邻两点斜率乘积小于零，说明斜率由正变负或由负变正，即极值点附近y(i ndex) %峰值plot(

5、x,y,x(i ndex),y(i ndex),rx)实验结果：xans =Colu mns 1 through 101.8196-4.814026.7206-29.86087.9164-11.040514.1720-17.307320.4439-23.5807Colu mns 11 through 2033.0011-36.141558.1268-61.267539.2821-42.422745.5635-48.704351.8451-54.9860Columns 21 through 3064.4083-67.548970.6894-73.829876.9700-80.110083.249

6、8-86.398389.5390-92.6796Columns 31 through 3295.8199-98.96001.7.用欧拉法和经典四阶龙格-库塔法求系统的输出响应y(t)在0wt 1 的值(h=0.1)。 y = y, y(0)=1实验程序：h=0.1;disp(函数的数值解为);disp(y=);yk1=1;for t=0:h:1yk=yk1;disp(yk);yk1=yk-yk*h;endh=0.1;disp( 四阶龙格-库塔方法求解函数数值解为)；disp(y=);y=1;i=1;for t=0:h:1disp(y);yy(i)=y;tt(i)=t;k1=_y;k2=-(y+

7、k1*h/2);k3=-(y+k2*h/2);k4=-(y+k3*h);y=y+(k1+2*k2+2*k3+k4)*h/6;i=i+1;endplot(ttyy);实验结果：10.90.80.7y0.60.50.400.10.20.30.40.50.6t0.70.80.91函数的数值解为y=10.90000.81000.72900.43050.38740.3487四阶龙格-库塔方法求解函数数值解为0.65610.59050.53140.4783y=10.90480.81870.74080.67030.60650.54880.49660.44930.40660.3679第三次作业18信号发生器发

8、生幅值为1,频率为0.2Hz的正弦信号，分别按1倍和5倍送入两个示波器实验模型:实验结果：gain 119直流电动机双闭环调速系统如下图所示，试：(1) 建立系统的Simulink模型，并进行仿真，用示波器观察系统额 阶跃响应曲线。(2) 调整转速调节器的参数，观察其系统的阶跃响应曲线并进行比 较。实验模型:Tn!rQilr实验结果:a =1a =1.5a =0.5a =0.17调整参数，分别取a=1.5,1,0.5可得到如下效果，可以看出a=1.5时有较好效果。50403020100012345678910t1.10分别用 m 文件和 Simulink 求解 Vonder Pol方程x (x

9、2 1)x 0，取状态变量xx , X2二X，打印状态响应曲线和相平面图。试验程序：(1) m文件求解1. 定义vdpol函数fun cti on xdot=vdpol(t,x);xdot(1,1)=x (2);xdot(2,1)=x (2) *(1-x(1)A2)-x(1);2. 方程求解t,x=ode45(vdpol,0 30,1 0,1e-6,0);figure(1);plot(t,x);figure(2);plot(x(:,1),x(:,2);(2) Simulink求解实验结果:-3xx210-1-2051015202530t第四次作业111.考虑如下系统：X-202-2_4-110

10、 x1-1 1X判断系统的能控能观性，并求其结构分解Matlab程序为：a=-2 2 -1;0 -2 0;1 -4 0;b=0；1；1；c=1 -1 1;d=0;G=zpk(ss(a,b,c,d);Qc=ctrb(a,b);n=ra nk(Qc);if(n=3),disp(system is con trollable); else,disp(system is uncon trollable);AC,BC,CC,TC,KC=ctrbf(a,b,c) endQo=obsv(a,c);m=ra nk(Qo);if(m=3),disp(system is observable); else,dis

11、p(system is uno bservable);AO,BO,CO,TO,KO=obsvf(a,b,c) end实验结果为：system is con trollable system is un observable AO =1.0000-2.3094-4.08250.0000-2.3333-0.94280.00000.4714-0.6667BO =-0.7071-1.22470CO =-0.000001.7321TO =0.70710.0000-0.7071-0.4082-0.8165-0.40820.5774-0.57740.5774KO =1.12求解Lyapunov方程中的X矩阵

12、，并检验123154AX 秋人丁=-C, A=456, C=567780479实验程序为：A=1 2 3;4 5 6;7 8 0;C=1 5 4;5 6 7;4 7 9;X=lyap(A,C)C2=A*X+X*A;disp(验证：A*X+X*AT=);disp(C2);实验结果为：X =1.13 已知系统的开环传函:k2s(s+4)(s +4s+16)绘制根轨迹-1.55561.1111-0.38891.1111-1.2222-0.2222-0.3889-0.2222-0.3889验证：A*X+X*AT=-1.0000-5.0000-4.0000-5.0000-6.0000-7.0000-4.

13、0000-7.0000-9.0000实验程序为:n um=1;den=co nv(1 0,con v(1 4,1 4 16);rlocus( num,de n);实验结果为：15-10-50-1Real Axis (seconds )5Root Locuso5oXJr sano cesr tpxrt VFOnlaam10)BwceaunaaM0-50-100-90-270-135-180-225-2 -1 0 1 210 10 10 10 10 Freque ncy (rad/s)1.14.已知系统的开环传函：G(sJs * 5)，绘制伯德图并求幅值、相角裕度。实验程序为：n um=10;de

14、n=co nv(1 0,c on v(1 1,1 5); margi n(n um,de n);实验结果为：Bode DiagramGm = 9.54 dB (at 2.24 rad/s) , P m = 25.4 deg (at 1.23 rad/s)10050由bode图可以看出，幅值裕度Gm=9.54dB，相角裕度 Pm=25.4deg。综合作业1.15已知原系统开环传递函数G(s) 2 400,试用Bode图设计S(S2 +30S+200)超前矫正装置，设计指标为：静态速度误差系数 仏=10，相位裕 度丫 -40。要求用MATLAB语言绘制矫正前后的Bode图及单 位阶跃响应。同时画出

15、矫正环节的频率特性。试验程序为：ng=400;dg=1 30 200 0;GO=tf( ng,dg);%输入开环传函kc=5;dPm=40+10;mag,phase,w=bode(G0*kc);Mag=20*log10(mag);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margi n(G0*kc);phi=(dPm-Pm)*pi/180;alpha=(1+si n(phi)/(1-si n(phi);Mn=-10*log10(alpha);Wcgn=spli ne(Mag,w,M n);T=1/Wcg n/sqrt(alpha);Tz=alpha*T;Gc=tf(Tz 1,T 1)figure(1)bod

16、e(G0*kc,G0*kc*Gc);%绘制校正前后系统bode图，求岀相角裕度，幅值裕度legend( 校正前,校正后,1);m0,P0=margi n(G0*kc);M0=20*log10(m0);disp(矫正前幅值裕度，相角裕度分别为：);disp(M0);disp(P0);m1,P1=margi n(G0*kc*Gc);M1= 20*log10(m1);disp(矫正后幅值裕度，相角裕度分别为：);disp(M1);disp(P1);F0=feedback(G0*kc,1);F=feedback(G0*kc*Gc,1);figure(2)step(F0,F);%绘制响应曲线legend

17、( 校正前,校正后,1);figure(3)margi n(Gc);%绘制矫正环节频率特性实验结果为：Gc =0.1489 s + 10.0804 s + 1矫正前幅值裕度，相角裕度分别为:9.542432.6133矫正后幅值裕度，相角裕度分别为：10.093240.417650B d e e nM-150-90-135-180-225-2700-50-100Bode Diagram校正前校正后-1100101102103101.4Freque ncy (rad/s)e u P m1L1r- / / 一 校正前 校正后:1V V1 i”r 1-1乂、y81 1一S-”J1 I1 打r 17L/

18、aErb1.210.80.6Step Resp onse0.40.20.5211.5Time (sec on ds)2.5sBode DiagramFrequency (rad/s)1.16 已知原系统开环传递函数G(s)二ks(s 1)(0.5s 1)试设计超前滞后矫正装置Gc(s)，满足下列性能指标：速度误差系数 仏=10，相位裕度Y兰40。，增益裕度KglOdB。要求：(1) 用MATLAB语句绘制矫正前后系统的Bode图和矫正后的阶跃响应；(2) 用Simulink进行系统仿真，绘制仿真结构图。实验程序：ng=1O;dg=c on v(1 0,co nv(1 1,0.5 1);GO=tf( ng,dg);beta=1O;Wcg=1.4;Wcp=1.4;T2=10/Wcp;Gc1=tf(T2 1,beta*T2 1)T1=1/0.7;Gc2=tf(T1 1,T1/beta 1)G=G0*Gc1*Gc2;figure(2);bode(G0 ,G);legend(校正前,校正后,1);m0,P0=margi n(G0);M0=20*log10(m0);disp(矫正前幅值裕度，相角裕度分别为：);disp(M0);disp(P0);m1,P1=margi n(G);M1= 20*log10(m1);disp(矫正后幅值裕度，相角裕度分别为：);disp(M