自动控制原理 matlab实验报告.pdf

自动控制原理实验（二）

一、实验名称：

基于MATLAB的控制系统频域及根轨迹分析

二、实验目的：

（1）、了解频率特性的测试原理及方法；

（2）、理解如何用MATLAB对根轨迹和频率特性进行仿真和分析；

（3）、掌握控制系统的根轨迹和频率特性两大分析和设计方法。

三、实验要求：

（1）、观察给定传递函数的根轨迹图和频率特性曲线；

（2）、分析同一传递函数形式，当K值不同时，系统闭环极点和单位阶跃响应的变化情况；

（3）、K值的大小对系统的稳定性和稳态误差的影响；

（4）、分析增加系统开环零点或极点对系统的根轨迹和性能的影响。

四、实验内容及步骤

（1）、实验指导书：实验四

（1）、“rlocus”命令来计算及绘制根轨迹。会出根轨迹后，可以交互地使用“rlocfind”

命令来确定点击鼠标所选择的根轨迹上任意点所对应的K值，K值所对应的所有闭环极点值

也可以使用形如“[K,PCL]=rlocfind(G1)”命令来显示。

（2）、波特图：bode(G1,omga)

另外，bode图还可以通过下列指令得出相位和裕角：

[mag,phase,w]=bode(sys)

（3）、奈奎斯特图：nuquist(G,omega)

（2）课本：例4-1、4-2、4-7

五实验报告要求

（1）、实验指导书：实验四

思考题

请绘制下述传递函数的bode图和nyquist图。

1.根据实验所测数据分别作出相应的幅频和相频特性曲线；

2.将思考题的解题过程(含源程序)写在实验报告中。

幅频特性曲线相频特性曲线

Gs=zpk([10],[-5;-16;9],200)

subplot(1,2,1)

bode(Gs)

grid

subplot(1,2,2)

nyquist(Gs)

grid

（2）课本：例4-1、4-2、4-7

图像结果：

程序：

Gs=zpk([-1],[0;-2;-3],1)

rlocus(Gs)

图像结果：

程序：

Gs=zpk([-2],[-1-j;-1+j],1)

rlocus(Gs)

程序：

K=[0.512]

fori=1:1:3

num=[1,1,0,0];

den=[1,1,K(i)];

sys=tf(num,den);

rlocus(sys);

holdon

gridon

end

图像结果：

目标：改变增益K和转折频率依次调节

源程序：

k1=[4.44,10,20];

num=[1,2];den=conv([1,1],[1,2,4]);

%一阶转折频率1/T（wn1=2,wn2=1）二阶转折频率wn3=wn=2，伊布西塔=1/2

num1=[1,1];den1=conv([1,2],[1,2,4]);

%一阶转折频率1/T（wn1=1,wn2=2）二阶转折频率wn3=wn=2，伊布西塔=1/2

t=[0:0.1:7];%

fori=1:3

g0=tf(k1(i)*num,den);

g=feedback(g0,1);

[y,x]=step(g,t);

c(:,i)=y;

g1=tf(k1(i)*num1,den1);

g(1)=feedback(g1,1);

[y1,x]=step(g(1),t);

c1(:,i)=y1;

end

plot(t,c(:,1),-,t,c(:,2),-,t,c(:,3),-,t,c1(:,1),-,t,c1(:,2),

-,t,c1(:,3),-);grid

xlabel(Time/sec),ylabel(out)

结果分析：

在本题中

（1）改变k值：k值越大，超调量越大，调节时间越长，峰值时间越短，稳态

误差越小

（2）改变转折频率：超调量，调节时间，峰值时间，稳态误差同样有相应的变

化。

源程序：

num=2000*0.05*[1,1];

den=[conv