控制工程基础上机练习指导剖析.doc

第一部分 二阶系统的阶跃响应 练习一 二阶系统的matlab仿真 一、操作步骤 1、启动matlab6.5.1/7.0.1，单击仿真 (simulink)按钮； 2、创建一个new model 文件，然后进行以下步骤： ⑴在信号源（sources）中，用左键将阶跃信号发生器（step）拖到new model内； ⑵拖sinks中示波器（scope）到new model内； ⑶在连续系统（couninous）内，拖传递函数（transfer F cn）到new model内。 ⑷将step、transfer F cn和scope依次连接（法一：光标变成+时，拖动使其连接；法二：单击其一，按住ctrl，再单击一下框）。 3、各环节的设置 ⑴双击step，设置其属性：step time=0；初值为0；终值为1，采样时间为0； ⑵双击系统框，可依次设置传函的分子、分母系数。如对二阶系统，可使numerater=[4];denominator=[1 5 6]; ⑶双击scope，调整其大小； 4、单击new model中的运行按钮，即可从示波器中看到该二阶系统的阶跃响应（单击望远镜按钮可进行满屏显示）。 二、练习题：对典型环节二阶系统，分别选择下表中的参数值，观察示波器输出，分析并比较两个参数对二阶系统阶跃响应的影响（五个响应指标）。 2 1 0.5 0.1 0 0.2 0.4 1.0 注：系统的结构有多种表达方式（如零、极点模式等）。对一阶系统也可进行上面的操作，但其只有一个参数。 示例： 得结果如下： 练习二 利用简单程序熟悉阻尼系数变化对二阶系统脉冲响应的影响 一、任务：对典型二阶系统 已知，绘出,0.4,0.7,1时；连续系统的脉冲响应曲线； 绘制当采样周期时，离散系统的脉冲响应曲线。 二、对所用编程语句的简单说明： clear：清除内存变量和函数；clf：清除图对象； zeta=[0.1:0.3:1]:zeta=，从0开始，增量为0.3，到1； [num,den]=ord2(,z)：定义二阶系统参数；s=tf（num,den）：建立二阶连续系统； Sd=c2d(S,)：建立以为采样周期的采样系统； figure(1),impulse(S,2),hold on：作图1，时间为2的脉冲响应，并保持该曲线； figure(2),impulse(Sd,2),hold on：作图2，采样系统的脉冲响应，并保持该曲线； 二、建立Matlab程序1.m(file→new→M→file→);或者直接在command window中运行。 clear,clf wn=10,Ts=0.1 for zeta=[0.1:0.3:1] [num,den]=ord2(wn,zeta); s=tf(num,den); sd=c2d(s,Ts) figure(1),impulse(s,2),hold on figure(2),impulse(sd,2),hold on end hold off 得到两个图像，也可以把两个图像画在一起。分别改变和值，然后运行以上程序。 第二部分 系统的频率响应 一、控制工具箱中的频域分析函数 bode(sys)；[mag，phase，w]= bode(sys)：绘制bode图； fres=evalfr(sys，f)：计算系统单个复频率点的频率响应； H=freqresp(sys，w)：计算系统在给定实频率区间的频率响应； [Gm，Pm，wcg，wcp]=margin(sys)：计算系统的增益和相位裕度； ngrid：Nichols网格图绘制；nichols(sys)：Nichols图绘制；nyquist(sys)：Nyquist图绘制； Sigma(sys)：系统奇异值bode图绘制（鲁棒控制中）； 二、练习示例 例1：对练习二中的二阶系统，分别求连续、离散两种情况下系统的bode图。 新建x2.m文件如下： clear, clf,wn=10; for zeta=[0.1:0.3:1] [num,den]=ord2(wn,zeta); s1=tf(num,den); sd1=c2d(s1,0.1); figure(1),bode(s1),hold on figure(2),bode(sd1),hold on end hold off 另外，在图2后还可加以下语句： figure(3),ngrid(s1),hold on //得s1的Nichols网格图％figure(3),nyquist(s1),hold on //得s1的nyquis