论控制系统设计的SIMULINK仿真实验

本资料起源论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第1页试验四控制系统设计SIMULINK仿真试验一.实验目：1.学习控制系统工具箱Simulink;2.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联超前校正试验；3.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联滞后校正试验。2论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第2页二.试验原理串联校正装置

依据校正装置对系统开环频率特征影响，可分为超前校正、滞后校正和滞后－超前校正等。在工程上，常分别采取PD、PI和PID不一样控制规律来实现上述校正，用以改进系统性能。所以校正装置也常称为控制器。3论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第3页三.试验内容1.设控制系统如图所表示：建立Simulink动态结构图，观察其响应曲线。

2.加入超前校正装置，进行串联超前校正器设计，观察响应曲线，进行校正前后系统性能指标对比。

3.进行串联滞后校正试验。-4论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第4页怎样创建一个SIMULINK模型-创建仿真系统模型详细步骤以下：（1）激活Simulink；（2）选择所需要模块；（3）用连线连接各模块；（4）双击各模块，完成对模块参数设置和修改。

1.创建以下列图所表示Simulink动态结构图，设输入信号为单位阶跃信号，并观察响应曲线。5论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第5页解：进入Simulink后，打开一个空白模型窗口，按以下步骤进行操作：(1)添加并编辑Step模块6论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第6页解：进入Simulink后，打开一个空白模型窗口，按以下步骤进行操作：7论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第7页(1)在Sources模块库中，拖动Step模块至模型窗口

双击该模块能够设置它跳跃时间、初值和终值，如图所表示。8论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第8页(2)打开SimulinkContinues模块库，选择该库中Integrator和TransferFcn模块修改参数后9论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第9页(3)打开SimulinkMath模块库添加并编辑Sum模块10论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第10页(4)打开SimulinksSinks模块库添加Scope模块,并按如图连线，双击Scope模块，仿真曲线如图。观察响应曲线，读取性能指标参数。11论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第11页1.串联超前校正试验1.设控制系统如图所表示：加串联超前校正装置为

（1）建立系统校正后系统Simulink动态结构图，观察单位阶跃响应曲线，对校正前后系统时域性能进行定性对比分析。（2）利用试验三方法，求解系统校正前后bode图，并计算校正前后开环截止频率及相位裕量，了解超前校正特点。-12论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第12页（1）观察响应曲线，读取性能指标参数，与校正前进行对比分析。13论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第13页（2）编写MATLAB程序计算校正前后系统开环截止频率及相位裕量。14k1=10/0.8;z1=[];p1=[0,-1/0.8];G0=zpk(z1,p1,k1);bode(G0);holdonk2=10*0.4/(0.1*0.8);z2=[-1/0.4];p2=[0,-1/0.8,-1/0.1];G1=zpk(z2,p2,k2);bode(G1);(3)结果分析及结论论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第14页2.串联滞后校正试验-①设控制系统如图所表示：建立SIMULINK动态结构图，观察其单位阶跃响应曲线。②加入滞后校正装置，进行串联滞后校正器设计，观察响应曲线，进行校正前后系统性能指标对比，并结合教材了解频域性能指标与时域性能指标关系。15论控制系统设计的SIMULINK仿真实验第15页1.校正前

可见，校正前系统不稳定，讨论性能指标无意义。同学们也能够用稳定性判据得出相同结论