控制理论专题实验及程序.docVIP

控制理论专题实验 一．实验目的及要求 学会使用MATLAB及控制系统工具箱； 掌握MATLAB常用命令及控制系统工具箱中的各种函数的使用； 学会编写M文件，对控制系统进行分析与设计： 能熟练的对控制系统的稳定性进行判断；用频域特性和时域特性对控制系统进行分析与设计；掌握系统的状态空间模型，熟练判断系统的可控性与可观性，对系统进行极点配置与观测器的设计，掌握控制系统的分析与设计方法。 二．实验形式： 预习控制系统的设计方法，学习掌握MATLAB控制系统工具箱中的各种函数的用法； 开放式实验, 从第4周至第8周的4-5周时间内，个人选择实验时间，指导教师进行解答。 三．实验报告要求 明确实验内容及要求； 打印出编写的M文件及要求绘制的图形； 写出系统分析与设计过程，给出实验结果与小结； 写出该专题实验总结，提出合理建议。 四．参考书目: 1．《控制系统分析、设计和应用——MATLAB语言的应用》，北京化学工业出版社，何衍庆。 2．《控制系统计算机辅助设计》，重庆大学出版社，蔡仲启。 3．《MATLAB控制工程工具箱技术手册》，国防工业出版社，魏巍。 4．《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》，清华大学出版社，薛定宇。 5．《MATLAB/Simulink与控制系统仿真》，电子工业出版社，王正林。 五．思考题 对一个给定的控制系统，串联超前校正与串联滞后较正分别对系统起什么作用？ 六．实验地点和验收时间 实验及验收地点：西1楼304房间 验收时间：第8-9周（4月11日至4月22日）验收，第10周提交报告。 指导老师 吴彩玲 景洲 联系电话 七．实验内容 1．已知单位反馈系统的开环传递函数为： 试设计串连校正装置，使系统相位裕量为，增益裕量,静态速度误差系数。要求在同一窗口下分别绘制出校正前后的频域响应曲线，阶跃响应曲线，判断系统校正前后的稳定性。 2．已知单位反馈系统的开环传递函数为 试设计串连校正装置使校正后的系统相位裕量，增益穿越频率，静态速度误差系数，要求在同一窗口下绘制出校正前后的波特图进行验证，并在同一窗口下绘制校正前后系统的奈奎斯特图，判断校正前后系统的稳定性。 3、已知单位反馈系统的开环传递函数为 试设计串联滞后超前校正装置，使校正后系统具有相位裕量 ,增益穿越频率，静态速度误差系数，要求绘制出校正前后系统的伯德图，并用脉冲响应曲线判断校正前后系统的稳定性。 4、已知单位反馈系统的开环传递函数为： 设计串联校正装置使校正后的闭环系统的主导极点满足 ， 5、已知单位负反馈系统的开环传递函数为 设计串联校正装置使系统的静态速度误差系数为，并维持原系统的闭环主导极点基本不变。 6、已知倒立摆杆的线性化模型如下 设计状态反馈阵使闭环极点为－1，－2 和－1,分析判断原系统与极点配置后系统的稳定性。 ， 已知某伺服电机的传递函数为， 利用MATLAB建立伺服电机的数据模型； 将得到的传递函数模型转化为状态空间模型； 设计降维状态观测器，使观测器的极点为–15； 设计状态反馈矩阵，使得闭环传递函数为； 绘制系统的阶跃响应曲线，分析系统的动态特性，计算其稳态误差。 1. num=10; den=conv([1,0],conv([1,1],[1,2])); G=tf(num,den); for delta=5:1:12 w=0.001:0.001:100; [mag,phase]=bode(G,w); for t=1:1:100000 if(mag(1,1,t)-1=0.00001),break; end wct=t+1; end gamma=180+phase(1,1,wct); for t=1:1:100000 if(phase(1,1,t)+180=0.00001),break; end wgt=t+1; end h=-20*log10(mag(1,1,wgt)); wc=wct/1000; wg=wgt/1000; wc,wg,gamma,h, gamma1=40; phim=gamma1-gamma+delta; magdb=20*log10(mag); for t=1:1:100000 if(phase(1,1,t)+180-gamma1-delta=0.00001),break; end wct11=t+1; end wc11=wct11/1000; beta=1/(mag(1,1,wct11)); w3=wc11/10; w4=w3*beta; numc1=[1/w3,1]; denc1=[1/w4,