《控制工程基础》实验报告书.doc

《控制工程基础》 实验报告 赖桂文 编 写 适用专业： 机械设计制造及其自动化 材料成型及控制工程 车辆工程 徐建伟 1332052127 材料科学与工程学院 13材料成型及控制工程卓越班 《控制工程基础》实验指导书 实验一、时域特性的MATLAB计算机辅助分析 一、传递函数的MATLAB部分分式展开 1.基本命令 1)传递函数的表示方法：num=[]; den=[]。或num=conv([],[]);den=conv（[],[]）。 2)部分分式展开命令：〔r,p.k〕＝residue(num,den) 3）M函数 2.例题：求下式的部分分式展开 3.编程应用：部分分式展开 4.实验报告：写出上述编程应用部分分式展开的结果。 二、时域响应曲线MATLAB分析 1.时域响应MATLAB命令函数：impluse(num,den)；impluse(num,den,t) step(num,den)；step(num,den，t) lsim(num,den,u,t) 2.画图MATLAB命令：plot()，hold on，gtext 3.编程应用 2.单位速度响应 3.单位加速度响应 4.单位阶跃响应 三．MATLAB求连续系统的零极点和系统稳定性 1.基本命令：计算多项式的根roots(den) 2.编程应用：P115例3.11： 3.实验报告：1)求出上述多项式的极点编程和极点结果及稳定性判别结果。 2) 用MATLAB求出具有下述特征方程的反馈系统的特征根（极点）和稳定性判别结果。 (1)； den=[1 8 18 16 5] roots(den) 闭环极点都是负实部，系统稳定 (2)； den=[1 1 2 2 3 5] roots(den) 有两个闭环极点为正实部，系统不稳定 (3) 3.den=[1 10 16 10] roots(den) 实验二 频域特性的MATLAB计算机辅助分析 1.目的：用MATLAB进行系统的尼氏图和博德图的绘制，并讨论系统的稳定性，求出稳定裕量。 2.基本命令： nyquist(num,den) nyquist(num,den,w) bode(num,den) bode(num,den,w) 注：如bode(num,den,0.1:100) margin(num,den) grid 3.编程应用：已知开环传递函数为 编程分别绘制出其尼氏图、博德图，并从博特图上求出其幅值裕量、相位穿越频率及相角裕量和幅值穿越频率。 5.实验报告：对上述编程求出其结果（尼氏图、博特图、稳定裕量、穿越频率） 尼氏图 实验三 控制系统的SIMULINK仿真实验 1.内容：完成对控制系统的输入输出仿真，完成对控制器＋控制对象组成的反馈控制系统的 控制效果仿真，分析PID控制器的参数调节对控制性能的影响。 2.例子： 3.仿真1：对象为的单位反馈系统阶跃响应、 正弦信号响应； 加入控制器（PD校正器）后的阶跃响应、 正弦信号响应。 仿真2：对象为的单位反馈系统阶跃响应、正弦信号响应； 加入控制器（近似PID校正器）后的阶跃响应、正弦信号响应。 仿真3：在Simulink中，自己选择一对象，设计PID控制器模块，调节PID参数，分析控制器参数调节对控制效果的影响，并求出控制性能较为理想的PID参数。 4.实验报告：1）上述的仿真结果图。 2）设计并改变PID的调节参数，分析控制系统的控制效果的变化。 注： 1）；的使用 2）%注释部分 3）simulink中的传递函数不能是无理多项式，微分s可采用du/dt输入。 1