自动控制原理实验报告mathlab建模.docVIP

自动控制原理实验报告 学 院： 机电工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 实验一：在MATLAB中创建系统模型 一、实验目的： 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 二、实验过程： 1.传递函数模型的建立 1）多项式形式的传递函数 ①课本例2.23上机操作过程如下： ②课本P62，习题2-3上机操作过程如下： 2）零、极点形式的传递函数 课本例2.24上机操作过程如下： 3）分子、分母为因式乘积形式的传递函数 课本例2.25上机操作过程如下： 2.Simulink建模 ①课本例题上机操作如下： 设单位反馈系统的开环传递函数为： 将其转换成Simulink框图，输入为阶跃信号，它的Simulink框图如下所示： 比例环节和的SIMULINK图形建模操作如下； 比例环节的SIMULINK图形如下图所示： 比例环节的SIMULINK图形 3.课后练习 用matlab求下列函数的拉氏变换（习题2-1），上机操作过程如图所示： 实验二：在MATLAB中算特征根及绘制根轨迹图 一、实验目的： 1．掌握MATLAB下的根轨迹绘制方法； 2．学会利用根轨迹进行系统分析 num=[2]; den=conv([1 0],conv([0.1 1],[0.25 1])); g=tf(num,den); sys=feedback(g,1); pzmap(sys) p=pole(sys) p = -11.0314 -1.4843 + 2.2470i -1.4843 - 2.2470i 2）例3-22 二阶系统如图3.13所示，设Wn=1,试研究系统的单位阶跃响应与参数的关系。 上机操作过程如下： w=1; num=w^2; figure(1); hold on; for x=0.2:0.1:1.2 den=[1 2 * x * w w^2]; sys=tf(num,den); step(sys) end grid on 3）开环传递函数绘制其闭环根轨迹 z=[];p=[0,-1,-2];k=1;sys=zpk(z,p,k);rlocus(sys) 运行结果： 4）例4-20 利用MATLAB程序绘制例4-11的广义根轨迹 上机输入程序如下: num=[1]; den=[1 2 0]; g=tf(num,den); rlocus(g); hold on for k1=0.1:0.2:3 num=[1]; den=[1 2 k1 0]; sys=tf(num,den); rlocus(sys) end 运行结果如下: 5）习题4-1 设单位反馈系统的开环传递函数为 ， 试用解析法绘制增益K从0→变化时的闭环根轨迹，用MATLAB绘制出。 上机输入程序如下; num=[1]; den=conv([1 0],[1 10]); rlocus(num,den) 运行结果如下： 实验三：控制系统的频域分析法 一、实验目的： 1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。 2．掌握控制系统的频域分析方法。 二、实验过程： 1）例题1.系统的开环传递函数为 绘制Bode图、Nyquist曲线和Nichols曲线的MATLAB程序如下： num=[10]; den=conv([2 1],conv([1 1],[0.1 1])); gh=tf(num,den); figure(1) bode(gh) grid figure(2) nyquist(gh) figure(3) nichols(gh) Ngrid 执行后的Bode图、Nyquist曲线和Nichols曲线为： 2）典型二阶系统 绘制出，，0.3，0.5，0.8，2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。 num =[0 0 36]; den1=[1 1.2 36]; den2=[1 3.6 36]; den3=[1 6.0 36]; den4=[1 9.6 36]; den5=[1 24 36]; w=logspace(-2,3,100); bode(num,den1,w); grid text (4.2,-15,|?=0.1) ho