自动控制原理MATLAB实验报告

1、实验典型部分的MATLAB模拟一、实验目的1.熟悉MATLAB桌面和命令窗口，并提前了解如何使用SIMULINK功能模块。2.通过观察单位相位信号作用下典型链路的动态特性，加深了对每个典型链路响应曲线的理解。3.认真理解每个参数变化对典型链路动态特性的影响。二、实验原理1.比例传递函数相应的模拟电路和SIMULINK图形显示在图1中。图1比率链接模拟电路和SIMULINK图形惯性链接传递函数相应的模拟电路和SIMULINK图形显示在图2中。图2惯性链接模拟电路和SIMULINK图形积分链接(I)的传递函数相应的模拟电路和SIMULINK图形显示在图3中。图3点链接模拟电路和SIMULINK图形

2、4.差分链路(d)的传递函数相应的模拟电路和SIMULINK图形显示在图4中。图4差分链接模拟电路和SIMULINK图形比例差分链路(PD)传递函数相应的模拟电路和SIMULINK图形显示在图5中。图5比率微分链接的模拟电路和SIMULINK图形曲线比例积分链路(PI)传递函数相应的模拟电路和SIMULINK图形如图6所示。图6比率积分链路的模拟电路和SIMULINK图形曲线三、实验内容以下每个典型链接的传递函数、相应的SIMULINK模拟模型设置、单位步长响应波形观察和记录。比例链接和；惯性链接和点链接微分环比例微分链接(PD)和比例积分链接(PI)和四、实验报告记录每个链接的单位步长响应波

3、形，分析参数对响应曲线的影响。比例链接：(请参阅图7)(请参阅图8)惯性环：(请参阅图9)(请参阅图10)点链接： (见图11)差异链接： (见图12)比例微分环(PD):(请参阅图13)(请参阅图14)比例积分链接(PI):(见图15)(见图16)实验2基于MATLAB控制系统单元阶段响应分析。一.实验目的1.学习使用MATLAB编程绘制控制系统的单位步响应曲线。2.研究二次控制系统中wn牙齿系统阶段响应的影响。掌握正确阅读动态特性指标的方法。4.分析了二次系统的闭环极点和闭环零点对系统动态性能的影响。二、实验报告已知单位负反馈正向通道的传递函数：1.创建单位级响应曲线，以正确读取动态性能指

4、标并记录数据。2.n牙齿不变时改变阻尼比，观察闭环极点的变化和阶段响应的变化。当X=0，0.25，0.5，0.75，1，1.25时，查找该系统的闭环极点、自然振动频率和相位响应曲线。3.保持X=0.25不变，分析N变化时闭环极点对系统单位阶跃响应的影响。当WN=10，30，50时，得到系统的阶跃响应曲线。4.分析了系统零点对系统阶段响应的影响。实验3基于MATLAB控制系统的根轨迹和性能分析。一、实验目的1.熟练掌握使用MATLAB绘制控制系统的零极图和根轨迹图的方法。学习分析控制系统根轨迹的一般规律。使用根轨迹图执行系统性能分析。研究闭环零点和极点对系统性能的影响。二、实验原理1.根轨迹和稳

5、定性当系统开环增益在中发生变化时，如果根轨迹没有超出虚拟轴进入S右半平面，那么对于所有K值，系统都是稳定的。如果根轨迹越过虚拟轴进入S右半平面，则根轨迹和虚拟轴相交的K值为临界开环增益。应用根轨迹法，可以快速确定开环增益或参数下的闭环0，极点位置，获得相应的闭环传输函数。2.根轨迹和系统性能的定性分析1)稳定性。如果闭环极点全部位于S左侧半平面，则系统必须稳定。也就是说，稳定性仅与闭环极点的位置相关，闭环0的位置无关。2)运动形式。闭环系统中没有零点，闭环极点为实数极点时，时间响应单调。如果闭环极点都是复数极点，则时间响应通常是振动的。3)超额曹征。超额调整主要取决于闭环多主极的衰减率，与其他

6、闭环0，极接近坐标原点的程度有关。调节时间。曹征时间主要取决于最接近虚拟轴的闭环多极子的实际绝对值。实数极点最接近虚拟轴，其附近没有实数零点的情况下，曹征时间主要取决于实数极点的模值。5)实数0，极影响。零点减少了闭环系统的阻尼，缩短了系统的峰值时间，增加了超额调整量。极点增加闭环系统的阻尼，从而减慢系统的最大时间，减少过剩量。而且，牙齿影响由接近坐标原点的程度加强。三、实验报告1.绘制已知系统的开环传输函数，系统的0极图。2.系统开环传递函数、控制系统的根轨迹图表绘制和根轨迹的一般规则分析实验4线性系统的频域分析一、实验目的1.学习如何使用MATLAB语句绘制各种频域曲线。掌握控制系统的频域

7、分析方法。二、实验报告1.典型的二次系统绘制0.3，0.5，0.8，2的bode图形，以记录和分析对系统bode图形的影响。系统的开环传输函数绘制系统的Nyquist曲线、Bode图，说明系统的稳定性，并绘制阶跃响应曲线进行验证。已知系统的开环传输函数。求出系统的开环截止频率、通过频率、振幅裕度和相位裕度。应用频率稳定性标准确定系统的稳定性。4.根据频域分析方法分析系统，说明了频域分析系统的优点。实验5线性系统系列校正一、实验目的1.擅长使用MATLAB语句绘制频域曲线。2.加深对串行校正装置对系统动态性能的校正效果的理解。二、实验内容1)使用PI调节器系列校正对于如图1所示的指定单位反馈闭环系统：图1原始闭环系统结构图表串行校正设备的传输函数是绘制原始系统和每个校正链路的模拟路线图以及校正前后系统的闭环结构，以记录测试数据和响应波形，并分析校正前后系统的性能。2)使用PD调节器系列校正对于如图2所示的指定单元反馈闭环系统：图2原始闭环系统结构图表串行校正设备的传输函数是绘制原始系统和每个校正链路的模拟路线图以及校正前后系统的闭环结构，以记录测试数据和响应波形，并分析校正前后系统