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5.19　继电型非线性控制系统分析 一、实验目的　　(1)对继电型非线性控制系统进行计算机仿真。　　(2)了解速度反馈对于继电型非线性系统的影响。 二、实验步骤　　(1)开机执行程序:　　c:＼matlab＼bin＼matlab.exe (或用鼠标双击图标)进入MATLAB命令窗口：“CommandWindow”。　　(2)在Sinulink环境下构造继电型非线性系统的结构图，如图5－40所示。 图5－40　Simulink结构图 　仿真设定参数如下表。 　(3)速度反馈仿真实验。其仿真结构图如图5－41所示。 图5－41　系统仿真图 要求：超调量小于20%，过渡时间小于2s，确定速度反馈系数的值。  　　(2)作时域仿真，求出阶跃响应曲线，记录未校正系统的时域性能指标Mp0和ts0。　　(3)按照根轨迹法超前校正设计步骤，设计超前校正装置Gc(s)实现希望的时域性能指标，即kv20,Mp15%,ts1.5s。　　(4)按照超前校正装置Gc(s)的参数，修改结构图的校正单元参数，进行新的时域仿真，作出阶跃响应曲线，记录校正后系统的时域性能指标。 　　四、实验结果分析　　（1)分析根轨迹法超前校正的特点。　　(2)讨论超前校正装置的零极点对原系统根轨迹的影响。　　(3)讨论根轨迹法超前校正对系统稳态性能的影响。 5.15　根轨迹法滞后校正　一、实验目的　　对于给定的控制系统，采用根轨迹法设计满足时域性能指标的滞后校正装置，并通过仿真结果验证设计的准确性。 　　二、实验步骤　　(1)开机执行程序:　　c：＼matlab＼bin＼matlab.exe　　（或用鼠标器双击图标）进入MATLAB命令窗口：“CommandWindow”。　　(2)建立时域仿真的结构图文件“mysimu.m”:建立仿真结构图的步骤与实验17(5.17节)所述相同。其结构图由受控对象模块G1(s)、校正模块G2(s)、求和器（Sum)、信号单元（StepFun）、显示器单元(Scope)以及各模块之间的连线组成，如图5－32所示。用鼠标器双击任何单元，即可激活相应的参数窗口来修改参数。 图5－32　仿真结构图 　　(3)仿真操作：　　选中“Simulation”菜单项中的选项“Start”即启动系统的仿真，同时，启动后选项“Start”即变为“Stop”用于停止系统的仿真。在系统仿真中，如果显示器不能很好地展现仿真曲线，可以随时修改显示器定标，达到满意为止。 　　四、实验结果分析　　(1)分析根轨迹法滞后校正的特点。　　(2)讨论满足给定性能时，滞后校正装置的零极点在负实轴上的位置。　　(3)讨论根轨迹法滞后校正对系统动态性能的影响。 5.16　频率法二阶参考模型校正　一、实验目的　　对于给定的控制系统，采用频率法二阶参考模型校正方法设计校正装置，并通过仿真实验验证设计结果。 　　二、实验步骤　　(1)开机执行程序:　　c：＼matlab＼bin＼matlab.exe　　(或用鼠标双击图标)进入MATLAB命令窗口：“CommandWindow”。　　(2)建立时域仿真的结构图文件“mysimu.m”:建立仿真结构图的步骤与实验18(5.18节)所述相同。其结构图由受控对象模块G1（s）、校正模块G2（s）、求和器(Sum)、信号单元(StepFun)、显示器单元(Scope)以及各模块之间的连线组成，如图5－33所示。用鼠标器双击任何单元，即可激活相应的参数窗口来修改参数。 图5－33　Simulink结构图 　　(3)仿真操作：选中“Simulation”菜单项中的选项“Start”即启动系统的仿真，同时，启动后选项“Start”即变为“Stop”用于停止系统的仿真。在系统仿真中，如果显示器不能很好地展现仿真曲线，可以随时修改显示器定标，达到满意为止。 　　三、实验要求　　(1)作原系统的波特图，求出静态速度误差系数kv0、相应裕度γc0和开环截止频率ωc0（可以人工计算完成，也可以采用实验11(5.11节)来实现）。　　(2)作时域仿真，求出阶跃响应曲线，并记录未校正系统的时域性能Mp和Ts。　　(3)参阅二阶参考模型校正设计方法或者相关教材中的设计校正装置G0（s），实现希望的开环频域性能，即kv20,Mp5%,ts0.5s。　　（4）作出校正系统的波特图与校正装置G0（s）的波特图。　　(5)按照G0（s）的参数，修改结构图的校正单元参数，进行新的时域仿真，作出阶跃响应曲线，记录校正后系统的时域性能Mp和ts 。 　　四、