《控制系统计算机辅助设计》实验指导书

仅供个人参考仅供个人参考不得用于商业用途不得用于商业用途〔12个学时〕Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse《把握系统计算机关心设计》试验指导书刘璎瑛南京农业大学工学院自动化教研室20236月目 录TOC\o“1-1“\h\z\u\l“_TOC_250003“试验一Matlab环境生疏与根本运算 3\l“_TOC_250002“试验二Matlab语言程序设计… 5\l“_TOC_250001“试验三把握系统时、频域仿真… 6\l“_TOC_250000“试验四把握系统模型的建立和分析 8试验一、Matlab环境生疏与根本运算一、试验目的1、把握Matlab软件使用的根本方法；2、生疏Matlab的数据表示、根本运算方法；3Matlab绘图命令及根本绘图把握。二、试验原理MATLAB3〔TheCommandWindowm-〔TheEditWindo〔TheFigureWindowSimulinkSimulink模型编辑窗口。1．命令窗口〔TheCommandWindow〕后面输入交互的命令，这些命令就马上被执行。.m”m-文件。2．m-文件编辑窗口〔TheEditWindow〕mm-m-文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就翻开了一个的m-文m-文件。三、试验内容：1、矩阵运算矩阵的乘法A=[12;34];B=[55;78];A^2*B矩阵除法A=[123;456;789];B=[100;020;003];求A\B,A/B矩阵的转置及共轭转置A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.”,A”使用冒号选出指定元素：A=[123;456;789];求A中第3列前2个元素；A中全部列第2，3行的元素；复数矩阵的生成：生 成 矩

a1b1ja3eb3j

a2b2j ， 假设a4eb4j a1=3,a2=-2,a3=9,a4=23,b1=5,b2=3,b3=6,b4=33,求出矩阵的具体数值。2、多项式〔1〕求多项式p(x)=x3+2x+4〔2〕A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]，求矩阵A的特征多项式;求特征多项式中未知数为20时的值；A3〔1〕绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]〔2〕在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]4、根本绘图把握绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；坐标轴把握：显示范围、刻度线、比例、网络线标注把握：坐标轴名称、标题、相应文本；四、试验报告在报告中。试验二Matlab一、试验目的1、把握Matlab软件使用的根本方法；2、生疏Matlab程序设计的根本方法二、试验原理MATLAB三、试验内容1、编写命令文件：计算1+2+…+n<2023n值；2for和while2的0到153xy或Y时〔表示是1；当从键盘输入n或N〔表示否x自动赋为0序。四、试验要求告上。五、试验思考题FORWHILE用户数据的输入有那几种函数？试验三把握系统时、频域仿真一．试验目的1、把握如何使用Matlab进展系统的时域分析2、把握如何使用Matlab进展系统的频域分析3、把握如何使用Matlab进展系统的根轨迹分析二、试验内容1、时域分析〔2〕典型二阶系统传递函数为：量，绘制系统的单位脉冲响应、零输入响应曲线。〔2〕典型二阶系统传递函数为：〔3〕典型二阶系统传递函数为：当ζ=0.7,ωn取2、4、6、8、10、12的单位阶跃响应。〔3〕典型二阶系统传递函数为：〔1〕典型二阶系统传递函数为：当ωn=6,ζ0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.02、频域分析〔1〕典型二阶系统传递函数为：〔2〕典型二阶系统传递函数为：当ζ=0.7,ωn取2、4、6、8、10、12的伯德图〔2〕典型二阶系统传递函数为：当ωn=6,ζ取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的伯德图。请绘制出下面系统模型的Nyquist图、Bode图和Nichols图(a)(b)(c)

G(s)G(s)1)0.1s14(s31)

10 ;s2(5s1)(s5)8(s1)s2(s15)(s26s10) 0 2 1

4 (d) 3 2 0x3u; y; 1 3 43、根轨迹分析

2K值范围。三、试验要求值范围。告上。假设有图，则将图复制在试验报告上。四、试验思考题二维图形函数有何要求？假设要求试验中所用数据由用户从键盘输入，依据如何编写？试验四、把握系统模型的建立和分析一．试验目的生疏并把握把握系统模型的建立。把握如何使用Matlab进展系统的稳定性分析了解把握系统的PID把握器的根本设计方法。二．试验内容MATLABG(s)

s34s23s2s2(s1)(s4)240.3 0.1 0.05 2 b) t) 1 .1 0 xt)0ut), y1;; .5

8.9

4假设前面例子中全部的模型均为开环模型，并假设每个模型都有单位负反响构造点。假设系统由两个模块G1

(s)和G2

串联连接而成，G(s)

且G(s)

s23s5 ;1 s2

3s4

1

4s33s22s1MATLAB结果：型。给出状态方程模型，请判定系统的稳定性，系统稳定性分析〔用求分母多项式的根和求零极点分布图两种方法系统的开环传递函数为：试对系统闭环判别其稳定性。根轨迹法推断系统稳定性：一个单位负反响系统开环传递函数为：置，并推断在该点系统闭环的稳定性。Bode图法推断系统稳定性：两个单位负反响系统的开环传递函数分别为：Bode图法推断系统闭环的稳定性。假设系统的对象模型为G(s)10(s1)3,

并定义一个PID把握器G (s)0.481

1 0.4353sPID

1.814s 0.04353 这个把握器与对象模型进展串联连接，假定整个闭环系统是由单位负反响构成现。同时写出开环和闭环系统的零极点模型表示。三．试验报告列出系统的三种典型模型〔离散各种模型之间的转换语句；把握系统模型的稳定性分析、时域分析、频域分析常用方法；将上述4道题目的试验结果整理撰写，并给出相应的图表曲线；对试验中觉察的问题进展分析、争论。四．留意事项1．关于PID2〔NyquistBode图和Nichols图的概念。仅供个人用于学习、争论；不得用于商业用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl”étudeetlarechercheunique