自动控制理论课程设计报告

1、题目：控制系统时域分析实验软件开发一、设计目的：掌握GUI编程方法，掌握控制系统时域分析方法。二、设计内容： 利用matlab中提供的GUI工具实现控制系统时域分析实验软件开发。课题要求：用户输入控制系统前项通道传递函数和反应通道传递函数，计算并显示劳斯表，判断闭环系统是否稳定，假设稳定显示该闭环系统的单位脉冲响应、阶跃响应以及斜坡响应，并显示阶跃响应的超调量、调节时间和稳态误差，假设不稳定显示“该系统不稳定提示，并显示不稳定的根的个数。三、程序流程： 通过GUI工具设计好自己的用户界面，经过保存后，Matlab就会自动生成相应的M文件，此文件就是Matlab生成GUI用户界面的程序。在这个M

2、文件中，每个用户界面中的控件都会对应一段“function，在对应的控件的“function的“callback下编辑其对应的程序，就会使这个控件完成相应的功能。 故整个软件的M程序流程如下：以下为流程图四、程序代码： 编辑文本框控件程序： num=get(hObject,'String');handles.edit1=str2num(num);guidata(hObject, handles);设计用户界面中有四个编辑文本框，它们的tag分别为edit1到edit4，因此四个编辑文本框的function程序中类似，只需要把handles.edit1改为handles.edit

3、2到handles.edit4即可。“分析按钮控件程序：num=conv(handles.edit1,handles.edit3);den=conv(handles.edit2,handles.edit4);G=tf(num,den); %开环传递函数num=zeros(1,length(den)-length(num),num; %闭环分子den=num+den; %闭环分母%劳斯判据n=length(den);den=reshape(den,1,n);if mod(n,2)=0 n1=n/2;else n1=(n+1)/2; den=den,0;endrouth=reshape(den,2

4、,n1);RouthTable=zeros(n,n1);RouthTable(1:2,:)=routh;i=3;while 1; % =特殊情况1(第一列为0，其余列不为0)= if RouthTable(i-1,1)=0 && sum(RouthTable(i-1,2:n1)=0 den = conv(den,1 3); n=length(den); if mod(n,2)=0 n1=n/2; else n1=(n+1)/2; den=den,0; end routh=reshape(den,2,n1); RouthTable=zeros(n,n1); RouthTable(

5、1:2,:)=routh; i=3; end % =计算劳斯表= ai=RouthTable(i-2,1)/RouthTable(i-1,1); for j=1:n1-1 RouthTable(i,j)=RouthTable(i-2,j+1)-ai*RouthTable(i-1,j+1); end % =特殊情况2(全0行)= if sum(RouthTable(i,:)=0 k=0; l=1; F=zeros(1,n1); while n-i-k>=0 F(l)=n-i+1-k; k=k+2; l=l+1; end RouthTable(i,:)=RouthTable(i-1,:).*

6、F(1,:); end % =更新= i=i+1; if i>n break; endendRouthTable=num2str(RouthTable);set(handles.text7,'string',RouthTable); %用矩阵显示劳斯表sys_roots=roots(den);rootp_num=length(find(sys_roots>0);if(rootp_num=0) %假设稳定 G=feedback(G,1); y,t=step(G); ymax,tp=max(y); max_overshoot=(ymax-1)*100; %超调量 s=l

7、ength(t); s=s-1; end setting_time=t(s+1); %调节时间 a=100; r=y; K=1-r(a); %稳态误差max_overshoot=num2str(max_overshoot); setting_time=num2str(setting_time); K=num2str(K); %显示稳定指标 set(handles.text14,'string', max_overshoot); set(handles.text15,'string',setting_time); set(handles.text16,'s

8、tring',K); set(handles.text8,'string','系统稳定'); set(handles.text10,'string',0);else %假设不稳定 set(handles.text8,'string','系统不稳定'); rootp_num=num2str(rootp_num); %不稳定根数 set(handles.text10,'string',rootp_num); set(handles.text14,'string', '&#

9、39;); set(handles.text15,'string',''); set(handles.text16,'string','');end “脉冲响应按钮控件程序：num=conv(handles.edit1,handles.edit3);den=conv(handles.edit2,handles.edit4);G=tf(num,den); %开环传递函数num=zeros(1,length(den)-length(num),num; %闭环分子den=num+den; %闭环分母G=tf(num,den);y1,t=

10、impulse(G);axes(handles.axes1)plot(t,y1);set(handles.axes1,'XMinorTick','on')grid on“阶跃响应按钮控件程序：num=conv(handles.edit1,handles.edit3);den=conv(handles.edit2,handles.edit4);G=tf(num,den); %开环传递函数num=zeros(1,length(den)-length(num),num; %闭环分子den=num+den; %闭环分母G=tf(num,den);y2,t=step(G)

11、;axes(handles.axes1)plot(t,y2);set(handles.axes1,'XMinorTick','on')grid on“斜坡响应按钮控件程序：t=0:0.1:50;num=conv(handles.edit1,handles.edit3);den=conv(handles.edit2,handles.edit4);G=tf(num,den); %开环传递函数num=zeros(1,length(den)-length(num),num; %闭环分子den=num+den; %闭环分母G=tf(num,den);ramp=t;y3=lsim(G,ramp,t);axes(handles.axes1)plot(t,y3