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自动控制原理课程设计报告 课程名称： 自 动 控 制 原 理 设计题目：自动控制原理MATLAB仿真 院 系：自动控制与机械工程学院 班 级：2013级电气工程及其自动化3班 姓 名：烤火卡 学 号： 指导教师：李云娟  自动控制原理课程设计报告 实验目的和意义： 了解matlab 软件的基本特点和功能，熟悉其界面，菜单和工具条；掌握线性系统模型的计算机表示方法，变换以及模型间的相互转换。了解控制系统工具箱的组成，特点及应用；掌握求线性定常连续系统输出响应的方法，运用连续系统时域响应函数（impulse,step,lsim）,得到系统的时域响应曲线。 掌握使用MATLAB软件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对控制系统进行分析；掌握使用MATLAB软件作出开环系统的波特图，奈奎斯图；观察控制系统的开环频率特性，对控制系统的开环频率特性进行分析。 掌握MATLAB软件中simulink工具箱的使用；熟悉simulink中的功能模块，学会使用simulink对系统进行建模；掌握simulink的方真方法。 实验原理 （1）MATLAB语言的特点及其主要功能： MATLAB是矩阵实验室（Matrix?Laboratory）的简称，是美MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分它将数值分析，矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连??matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图中处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 （2）控制系统仿真时常用的方法和指令? 1、控制系统仿真时常用的方法 ? a、数学仿真 也称计算机仿真，就是在计算机上实现描写系统物理过程的数学模型，并在这个模型上对系统进行定量的研究和实验。这种仿真方法常用于系统的方案设计和某些不适合做实物仿真的场合（包括某些故障模式）。它的特点是重复性好、精度高、灵活性大、使用方便、成本较低、可以是实时的、也可以是非实时的。数学仿真的逼真度和精度取决于仿真计算机的精度和数学模型的正确性与精确性。学仿真可采用模拟计算机、数字计算机和数字-模拟混合计算机。 b、半物理仿真 即采用部分物理模型和部分数学模型的仿真。其中物理模型采用控制系统中的实物，系统本身的动态过程则采用数学模型。半物理仿真统常由满足实时性要求的仿真计算机、运动模拟器（一般采用三轴机械台）、目标模拟器、控制台和部分实物组成。 c、全物理仿真? 即全部采用物理模型的仿真，又称实物模拟。全物理仿真技术复杂，一般只在必要时才采用。、控制系统仿真时常用的指令 1)、Bode图? ①、绘制Bode图 bode函数绘制控制系统幅频和相频图 ?[调用格式]bode(sys)??bode(sys,?w)??bode(sys1,sys2..sysn) bode(sys1,sys2..sysn,w)?? bode(sys1,’plotstyle1’,sys2,’plotstyle2’,..sysn,’p lotstylen’,)[mag,?phase,?w]=bode(sys)?w —频率区间矢量，控制频率起止范围[mag,?phase,?w] —输出幅值矢量输出相角输出频率区间绘制系统幅频图[调用格式]?bodemag(sys)??bodemag(sys,? w)??bodemag(sys1,sys2..sysn)??bodemag(sys1,sys2..sysn,w)??bodemag(sys1,’plotstyle1’,sys2,’plotstyle2’,..sysn,’plotstylen’,)? ②、系统的增益裕度和相角裕度 增益裕度定义：正好使系统频率响应穿过临界点的增益与实际系统增益的值。 相角裕度：为了使系统的频率响应通过临界点必须引入的纯相位滞后量。 ???[gm??pm??wcg??wcp?]=margin(mag,??phase,?w)?Gm—系统增益裕度??pm —系统相角裕度wcg??wcp---表示交叉频率 2）、Nichols图 对数幅相特性图(