自动控制原理MATLAB实验重点解读.doc

实验一 典型环节的MATLAB仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB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。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1所示。 2．惯性环节的传递函数为 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图2所示。 3．积分环节(I)的传递函数为 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图3所示。 4．微分环节(D)的传递函数为 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图4所示。 5．比例+微分环节（PD）的传递函数为 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图5所示。 6．比例+积分环节（PI）的传递函数为 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图6所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 比例环节和； 惯性环节和 积分环节 微分环节 比例+微分环节（PD）和 比例+积分环节（PI）和 四、实验报告 记录各环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响。 比例环节： （如图7所示）（如图8所示） 惯性环节： （如图9所示） （如图10所示） 积分环节： （如图11所示） 微分环节：（如图12所示） 比例+微分环节（PD）： （如图13所示）（如图14所示） 比例+积分环节（PI）： （如图15所示）（如图16所示） 实验二. 实验目的 1. 学会使用MATLAB编程绘制控制系统的单位阶跃响应曲线。 2. 研究二阶控制系统中，(n对系统阶跃响应的影响。 3. 掌握准确读取动态特性指标的方法。 4. 分析二阶系统闭环极点和闭环零点对系统动态性能的影响。 二、实验 已知单位负反馈前向通道的传递函数为： 1. 试作出其单位阶跃响应曲线，准确读出其动态性能指标，并记录数据。 2. 分析ωn不变时，改变阻尼比 ，观察闭环极点的变化及其阶跃响应的变化。 当( ＝0，0.25，0.5，0.75，1，1.25时，求对应系统的闭环极点、自然振荡频率及阶跃响应曲线。 3. 保持( ＝0.25不变，分析ωn变化时，闭环极点对系统单位阶跃响应的影响。 当(n＝10，30，50时，求系统的阶跃响应曲线。 4. 分析系统零极点对系统阶跃响应的影响。 实验一、实验目的 、实验 1. 已知系统的开环传递函数 ，绘制系统的零极点图。 2. 若已知系统开环传递函数，绘制控制系统的根轨迹图，并分析根轨迹的一般规律。 实验 线性系统的频域分析 一、实验目的 1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。 2．掌握控制系统的频域分析方法。 二、实验 1．典型二阶系统 绘制出，，0.3，0.5，0.8，2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。 2．系统的开环传递函数为 绘制系统的Nyquist曲线、Bode图，说明系统的稳定性，并通过绘制阶跃响应曲线验证。 3．已知系统的开环传递函数为。求系统的开环截止频率、穿越频率、幅值裕度和相位裕度。应用频率稳定判据判定系统的稳定性。4．根据频域分析方法分析系统，说明频域法分析系统的优点。 实验 线性系统串联校正 一、实验目的 1．熟练掌握用MATLAB语句绘制频域曲线。 2．加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。 二、实验内容 对于给定的单位反馈闭环系统，如图1所示 图1 原闭环系统结构图，试画出原系统及各校正环节的模拟线路图及校正前后系统的闭环结构图，记录测试数据及响应波形 采用PD调节器串联校正 对于给定的单位反馈闭环系统，如图所示 图 原闭环系统结构图 ，试画出原系统及各校正环节的模拟线路图及校正前后系统的闭环结构图，记录测试数据及响应波形 对于给定的单位反馈闭环系统，如图所示 图 原闭环系统结构图 ，试画出原系统及各校正环节的模拟线路图及校正前后系统的闭环结构图，记录测试数据及响应波形 实验报告 班级： 姓名： 学号： 8 图1 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形 图2惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形 图3 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图4 微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图5比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形曲线 图6比例+积分环节的模拟电