自动控制原理实验评测报告mathlab建模

1、-3-/18自动控制原理实验报告学院:班级:姓名:学号:指导老师:机电工程学院实验一：在MATLAB创建系统模型一、实验目的：1 熟悉MATLA桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。2 通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。二、实验过程：1. 传递函数模型的建立1) 多项式形式的传递函数课本例2.23上机操作过程如下：»nvun=l1;den=1560;sys=tf(nun,den)5+1+5+6sContlnuous-timetransferfunction.课本P62,习题2-3上机操作过程如下:!'Newt

2、oMATLAB?WatchthisViTeaseeDerioeorreadGettingEtmrtmd,xsymssf(s)=Z/(s*(s+2»ft=ilaplacetf)-exp1-2*t)>>symssf(s)=10/(s*(s+l)*(s+10):ft=ilaplace-f'eap(-L0*t)/9-(10*£5tp(t)/3+1»synssf<s)=(2*(s4-2)/(<s+l)*(s"2+4):ft=ilaplace(f)ft(s)-(2*exp(-1)/5-(2*cos(2*t)/5+(6*sixi(2*t

3、)/5»syiissf(s)=(s+l)/(s*2):ft=ilaplac(f?ft(s)=t+12) 零、极点形式的传递函数课本例2.24上机操作过程如下：CommandWindowiNewtoMATLAB?WatchthisWdg詮亡”迫耳readGettingSt曰rt亡乩»z=-1;p=0-2-3;sys=zpk(z,pj1)(s+1)s(s+2)(s+3)Continuous-tzero/pole/<ainmodel.3) 分子、分母为因式乘积形式的传递函数课本例2.25上机操作过程如下：1NewtoMATLAB?WatchthisVidwdseeDernm

4、,orreadGetticciStjarted.>>nuivi=11:>>den=conv(IlOLconv(t2>13):>>systf(rui叫den)s+1Continucus-timetransferfunction,2.Simulink建模课本例题上机操作如下：设单位反馈系统的开环传递函数为：1G(s厂s(s+1)将其转换成Simulink框图，输入为阶跃信号，它的Simulink框图如下所示:比例环节G(s)二1和G(s)=2的SIMULINK图形建模操作如下;aAISIS9比例环节Gl(s)的SIMULINK图形如下图所示:个人资料整理仅

5、限学习使用比例环节Gl(s)=y=laplace(l+2*t)1/s+2/sJ2>>symsty;laplace(3+7*t+t*2)3/s+7/s2+2/s3»syjfistylaplacefexp'-t1l/<s+D的SIMULINK图形3.课后练习用matlab求下列函数的拉氏变换<习题2-1)，上机操作过程如图所示:CcmiTundV'indaw、实验过程:-7-/18Cj)NewtcMATLAB?WatchthisseeWmgorreadGettingSt日rtwd»symsty;y=laplace(xpHt)-l-2*ex

6、p(-2*t'*+t+exp-3*t)y=l/(s+1)+2/(3+2)+l/(s+3)-2»symsty;y=laplace(t+1)'2)y=exp(s)*(eip(-s)*(s"2+2*s+2)-2)/s*3+2/s"3)»symsty;y=laplace+2*cos*2*t'+exp1-t'*sin*2*t1)(2*s)/(s*2+4)+2/(s'2+4)+2/(s+1)"2+4)CommandWindow厂NewtoMATLAB?WatchthisWdwdseeDemgorreadGetting

7、金srtmT,»synstyy=laplace(t#ezp*'-t)+2*t*eos(tJ)l/(s+1)”2-2/fsR2+1)+(4*s，2)/(sA2+1)2»symsty：y=laplacei+sm13*tj-2*+*cos11j1(6*s)/(sA2+&)"2+2/(b2+1)-(4*s2)/(s'2+1)"2实验二：在MATLAB算特征根及绘制根轨迹图一、实验目的：1掌握MATLAB的根轨迹绘制方法;2. 学会利用根轨迹进行系统分析。1)例3-21试利用MATLAB函数求例3.1中k=2.k=20时系统的特征根，并分别

8、判定稳定性。上机操作过程如下：>>num=2。den=conv(10,conv(0.11,0.251>>。g=tf(num,den>。sys=feedback(g,1>。>>pzmap(sys>p=pole(sys>P=-11.0314-1.4843+2.2470i-1.4843-2.2470inFigure14囤FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHslp'aj叫決甥®遲謠|鳳|口15|国Pole-ZeroMapRealAxis(seconds-2)例3-22二阶系统如图3.13

9、所示，设Wn=1,试研究系统的单位阶跃响应与参数的关系。(通|3匚口：3即®型玄家匚一6BE一上机操作过程如下：>>w=1。>>num=wT。>>figure(1>。个人资料整理仅限学习使用>>holdon。>>forx=0.2:0.1:1.2den=12*x*wwA2。sys=tf(num,den>。step(sys>endgridonStepResponse1.50510152025旳Time(smoccIs)K3)开环传递函数G(s)仝1绘制其闭环根轨迹s(s+1)(s+2)上机输入程序如下：>

10、>z=。p=0,-1,-2。k=1。sys=zpk(z,p,k>。rlocus(sys>运行结果：1&LLSystem:sysGain:2.43Pole:-0.203-0.946iDamping:0.21Overshoot(%):50.9,-Frequency(rad/sec):0.968rrrrtrrRootLocus-6-5-4-3-2-101RealAxis4321oPXA9a卩2-4) 例4-20利用MATLAB程序绘制例4-11的广义根轨迹上机输入程序如下：num=1。den=120。g=tf(num,den。rlocus(g。holdonfork1=0.1

11、:0.2:3num=1。den=12k10。sys=tf(num,den。rlocus(sysend运行结果如下：-11-/18RootLocus-6-4RealAxis(seconds-1)5）习题4-1设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)二Ks(s10)试用解读法绘制增益K从0-二变化时的闭环根轨迹，用MATLAB绘制出上机输入程序如下。num=1。den=conv(10,110>rlocus(num,den>运行结果如下：RootLocu-202ReslAxis(seeonds-1)2o2WPLIduo)興-證4馆匚一63E-实验三：控制系统的频域分析法、实验目的:1 掌握

12、用MATLAB语句绘制各种频域曲线。2 掌握控制系统的频域分析方法。二、实验过程：1）例题1.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=10(2s1)(s1)(0.1s1)绘制Bode图、Nyquist曲线和Nichols曲线的MATLAB程序如下:num=10。den=conv(21,conv(11,0.11>>gh=tf(num,den>。figure(1>bode(gh>grid个人资料整理仅限学习使用figure(2>nyquist(gh>figure(3>nichols(gh>Ngrid执行后的Bode图、Nyquist曲线和Nich

13、ols曲线为:B&deDiagram50-1OD一mp)Qpnuu&EP-270rr-iiii4I1ii11IIJP5一.甲LI11l>Nii1i<11IIiL-I-Lf-丫iibiiiii1iiiF"»!««=11il!4piiajV旷7|ii：1|i|iIiiiai|ii1:ipiiiiai311i|haiil>41bd1>iiI1»l>l>1k1k>i11111»>11i4111i1i1l>41Rnnia1111111i>hiiiniini11HlIll

14、iiitiiiiihi11tl>41I*1111Pl>1*1P1P41l>111P41P41141i1Mhna1iibriiiiiiI：Ii1iiiii<iiibii14i:iiiiiiiiiipii1iia|tiuiliapp|11|Ii1111111rl13I11ai|ii«-f-R#卜i*鼻aai卜ihaiaaillahiiiaignihiiIniiaaiI1111RIllbl>41kVV141PI>4l>l<1V1l<><1l<111|i111411111a1l>4iiirniabi1iriihii

15、iainiiiii11141141111iiiiii11NliII|Hii1iiiiiLl>PI11II11l«|1111|Irl|JI|11|iiihi>41ltdIib1i111iii11H<11i11Ii>i1>1114i111l>a11IIiiaii1biiiiiia<S_iiii|nii|ii1iniiihicl1Iiiini111l>41|i9l>141*111»I!*1*<!11h41141W191i1M_TT-r-hh卜-*H1-9-ht-HB-Tt-F-M+T-l1-'卜卜I+iS卜H-&

16、#187;-11PItaip|a|iIi|p1vix.1*Iv1|dpI|14|1i|g11Pd11ilI1ii11*IIiii<i1i1iil!1riSj1Iiib1i1'ii1i111l>11maihai1riiiarilai«vkiiiiiaiiarii:iiii111II111tl>41kll>141G11Ii11'1*1k41产11k4114111141l>4ilnaiiaiiiri»iiiiiiaiiiiaiiaiiiij111UD11t1*111V14l>V11V|i1*1V1iI1l>1i11M141

17、111l«1ihFH1bIm>FR1：1I11IITilH1TJ1'ii1fi1fti1111-b-1-1-11+'1IIiiii1OQn1-#-/18Frequency(rad/sNyquistDiagram旻<Aje亡_bm£-6810氏巳引Axis个人资料整理仅限学习使用-21-/182）典型二阶系统G(s)二s2-2-ns<绘制出n=6,=0.1,0.3,0.5,0.8,2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。num=0036。den1=11.236。den2=13.636。den3=16.036。den4=19.636。

18、den5=12436。w=logspace(-2,3,100>。bode(num,den1,w>。gridtext(4.2,-15,'|?=0.1'>holdbode(num,den2,w>。text(2.5,-22,'|?=0.3'>bode(num,den3,w>。text(13.5,-150,'|?=0.5'>bode(num,den4,w>。text(24,-157,'|?=0.8'>bode(num,den5,w>。text(1.4,-45,'|?=2.

19、0'>)DDQCeau.knaaMLugdTesanp200-20-40-60-80-1000-45BodeDiagram-1801-.Eo0=0亍).1rr12-.01=E5：08-90-135-2-110011010Frequency(rad/sec)21010310实验四：控制系统的设计一、实验目的：1 掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。2 掌握控制系统的校正设计方法。二、实验过程：1)试利用MATLAB命令完成例6.9的控制系统设计。G(s)二k，设k=100。s(0.1s+1)MATLAB的程序如下：k=100。num=k。den=conv(10,0.11>Gp=tf(num,den>。h0,r0,wg0,wc0=margin(Gp>wm=40。L=bode(Gp,wm>Lwc=20*log10(L>。a=10A(-0.1*Lwc>。T=1/(wm*sqrt(a>>。phi=asin(a-1>/(a+1>>Gc=(1/a>*tf(a*T1,T1>Gc=a*Gc。G=series(Gc,Gp>。bode(G,Gp,'-'>gridh,r,wg,wc=margin(G>执行的结果如下：(HP)apZFN匚m席左(00>P