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自控仿真作业
兰 州 理 工 大 学
《自动控制原理》MATLAB分析与设计
仿真实验报告
院系:
班级:
姓名:
学号:
时间:
电气工程与信息工程学院
《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书
一.仿真实验内容及要求:
1.MATLAB软件
要求学生通过课余时间自学掌握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。
2.各章节实验内容及要求
1)第三章 线性系统的时域分析法
对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真,并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较,分析仿真结果;
对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析,说明不同控制器的作用;
在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。
对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,在时,试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
2)第四章 线性系统的根轨迹法
在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5;
利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3);
在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18,并对结果进行分析。
3)第五章 线性系统的频域分析法
利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线;
4)第六章 线性系统的校正
利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器,并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能。
5)第七章 线性离散系统的分析与校正
利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。
利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。
二.仿真实验时间安排及相关事宜
1.依据课程教学大纲要求,仿真实验共6学时,教师可随课程进度安排上机时间,学生须在实验之前做好相应的准备,以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容;
2.实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告;
3.仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订;
4.仿真实验报告必须在本学期第15学周结束之前上交授课教师。
自动化系《自动控制原理》课程组
第三章 线性系统的时域分析法
3.1 对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真,并与忽略闭环零点系统动态性能进行比较,分析仿真结果;
单位反馈系统的开环传递函数为 该系统的阶跃响应曲线如下图所示,其中虚线表示忽略闭环零点时的阶跃响应曲线.
参数
系统 上升时间 调节时间 峰值时间 峰值 超调量 有闭环零点(实线) 1.94 7.74 3.09 1.18 18 无闭环零点(虚线) 2.42 7.74 3.61 1.16 16 由上图及表格可以看出,闭环零点的存在可以在一定程度上减小系统的响应时间,但是同时也增大了超调量,所以,在选择系统的时候应该同时考虑减小响应时间和减小超调量。并在一定程度上使二者达到平衡,以满足设计需求。
3.2 对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析,说明不同控制器的作用;
测速反馈校正系统控制系统,比例-微分校正系统要求:(1)取T1=0,T2=0.1;2)取T1=0.1,
T2=0;试分析在不同控制器下的系统的调节时间,超调量,速度误差。
图3-9-1
图3-9-1峰值时间tp=1.05s,超调量%=31.5%,调节时间ts=3.54s(=2%;)
图3-9-2
图3-9-2峰值时间tp=0.94s,超调量%=37.1%,调节时间ts=3.44s(=2%;)
3.3 在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。
E3.3 系统的开环传递函数为
Determine the poles and zeros of the transfer function;
Use a unit step input,R(s)=1/s,and obtain the partial fraction expansion forC(s)
And the steady-state value.
Plot c(t) and discuss the effect of the real and complex poles of the transfer function.
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