自动控制实验.doc

自动控制原理实验 学院：信息科学技术学院 专业：11级电子信息工程 班级：一班 姓名：单大为 学号：20111601310003 实验目的 掌握matlab 软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作 熟悉matlab 仿真集成环境Simulink 的使用 实验要求 1、 要求学生独立操作完成实验内容，记录实验过程中的程序语言，产生的实验结果，实验曲线； 2、 实验后按照实验内容中要求完成分析，比较数据结果； 3、 完成实验报告，实验报告要求规范 实验内容 实验一、线性系统的时域分析法 设单位负反馈系统的开环传递函数为，试求系统单位阶跃响应。忽 略闭环零点，即设系统的闭环传递函数为时，观察系统的单位阶跃响应，与忽略前的实验结果比较，分析实验结果。 答案： s=tf(s); GK=(0.3*s+1)/(s^2+0.5*s); G0=feedback(GK,1,-1) %得到闭环传递函数 step(G0) %求系统阶跃响应曲线 hold on; K1=1/(s^2+0.8*s+1); step(K1) %求系统阶跃响应 ? ? ? 分析： 2、设单位负反馈系统的开环传递函数为，编写程序求系统的动态性能指标。在最后得到系统的单位阶跃响应曲线后，在图形窗口右击，在Characteristics 下的子菜单中可以选择Peak Response、Settling Time、Rise Time 和Steady State 等参数进行显示，储存显示参数的系统响应曲线。 ? 答案 ： s=tf(s); GK=4/s/(s+1); G0=feedback(GK,1,-1) %得到闭环传递函数 [y,t]=step(G0); %返回系统时域响应曲线 C=dcgain(G0); %得到系统终值 %峰值时间计算 [max_y,k]=max(y); %求出y向量中的最大值及其索引 Peak_time=t(k) %求出y最大值时对应的时间 %超调量的计算 max_overshoot=100*(max_y-C)/C %按照超调量的定义计算 %上升时间计算 r=1; while(y(r)C) r=r+1; end %循环，计算上升到稳态值的y值索引 rise_time=t(r) %上升时间为0第一次上升到稳态值时候的时间长度 %调整时间计算 S1=length(t); %时间向量元素个数； while y(S1)0.98*C y(S1)1.02*C S1=S1-1; end settling_time=t(S1) %得到调整时间 step(G0) %求取系统阶跃响应曲线 ? ? 3、单位负反馈系统的开环传递函数为， （1） 试求单位阶跃输入下的稳态误差，将结果与手工计算的结果比较； （2） 在simulink 环境下观察稳态误差，记录实验结果，比较 ； 答案： s=tf(s); GK=5/(0.1*s+1)/(0.5*s+1); G0=1/(GK+1); [y,t]=step(G0) step(G0) ? 实验二、线性系统的根轨迹法 设单位负反馈系统的开环传递函数为， 绘制系统的根轨迹，并将手工绘制结果与实验绘制结果比较； （2） 从实验结果上观察系统稳定的K 值范围； （3） 用simulink 环境观察系统临界稳定时的单位阶跃响应。 答案： s=tf(s); K=1; GK=K/s/(s+1)/(s+5); G0=feedback(GK,1,-1) clf num=1; den=conv([1 1 0],[1 5]); rlocus(num,den) 系统稳定的K值范围为K=(0，30) 设单位反馈控