实验三 控制系统的频域特性

1、实验三 控制系统的频域特性姓名 学号 班级一、实验目的1) 学习使用Matlab命令软件对控制系统进行频域特性仿真研究的方法。2) 学习使用Simulink工具箱对控制系统进行频域特性仿真研究的方法。二、实验原理1. 基于Matlab的频域特性分析已知系统的开环传递函数试求系统的尼奎斯特曲线、伯德图。 % 尼奎斯特曲线num=1 1;den=1 2.5 9 0 0;nyquist(num,den) % 博德图num=1 1;den=1 2.5 9 0 0;bode(num,den) %博德图并得到相位裕量、幅值裕量、幅值穿越频率、相位穿越频率。num=1 1;den=1 2.5 9 0 0;m

2、argin(num,den)grid%二阶振荡环节博德图T=1for kesi=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0,2 G=tf(1,T2,2*kesi*T,1) bode(G);hold onendgridlegend('kesi=0.1','kesi=0.3','kesi=0.5','kesi=0.7','kesi=0.9','kesi=1.0','kesi=2.0') 2. 基于Simulink的频域特性分析1) 按图建立系统的Simulink模型。图1 控制系统S

3、imulink仿真图2) 在该图形窗口上方的菜单栏里选择Tools->Control Design ->Linear Analysis进行线性分析。3) 在弹出窗口的下方，将“Plot linear analysis result in a ”前面的方框打上勾，在后面的下拉框里选择“bode response plot” (还可以选择阶跃响应、尼奎斯特图等其它曲线查看)，即画input port和output port之间的bode图，再点击“Linearize Model”按钮，稍等，在弹出的LTI Viewer窗口中显示伯德图。4) 在bode图上右击，选择Plot Types

4、->Step、Nyquist等，可以查看阶跃响应、尼奎斯特等曲线图。三、实验内容1) 单位反馈系统开环传递函数分别为，试用Matlab命令画出尼奎斯特曲线和伯德图，并求出相位裕量、幅值裕量、幅值穿越频率、相位穿越频率，判断系统稳定性。2) 建立上述两个系统的Simulink模型，应用LTI Viewer观察尼奎斯特曲线和伯德图等仿真结果，并观察和记录闭环系统的阶跃响应或脉冲响应曲线，检验系统稳定性。3) 试用Matlab绘制出课本p125 3-18题的博德图。四、实验报告1) 按照实验报告所要求的统一格式，填写实验报告；2) 记录实验过程、Matlab程序或Simulink仿真图、实验结果和图表。3) 观察实验结果并进行相关分析。实验内容1) 单位反馈系统开环传递函数分别为，试用Matlab命令画出尼奎斯特曲线和伯德图，并求出相位裕量、幅值裕量、幅值穿越频率、相位穿越频率，判断系统稳定性。对于。其尼奎斯特曲线如下图：其伯德图和相位裕量、幅值裕量、幅值穿越频率、相位穿越频率3) 建立上述两个系统的Simulink模型，应用LTI Viewer观察尼奎斯特曲线和伯德图等仿真结果，并观察和记录闭环系统的阶跃响应或脉冲响应曲线，检验系统稳定性。对的Simulink模型系统如图下 其伯德图图尼奎斯特曲线阶跃响应曲线脉