控制系统matlab仿真实验报告2
MATLAB实 验 报 告2
实验项目名称:晶闸管三相桥式整流器的仿真实验时间:
实验室指导教师:
一、实验目的
1、掌握晶闸管三相桥式整流器构成
2、掌握晶闸管三相桥式整流器的仿真模型
二、预习与思考
1、三相电源如何设置?
2、6脉冲触发器模块在哪个库中?
3、整流桥模块在哪个库中?
三、仿真步骤
通用桥臂模块参数设置
Number of bridge arms:桥臂数量,可以选择1、2、3相桥臂,构成不同形式的整流器。Port configuration:端口形式设置。Snubber resistance Rs(ohms):缓冲电阻Rs。Snubber capacitance Cs(F):缓冲电容Cs。Resistance Ron(ohms):晶闸管的内电阻Ron,单位为Ω。Inductance Lon(H):晶闸管的内电感Lon,单位为H,电感不能设置为0。Forward voltage Vf(v):晶闸管元件的正向管压降Vf,单位为V。Measurements:测量可以选择5中形式,即无(None),装置电压(Device voltages),装置电流(Device UBC UCA UDC)或所有电压电流(All voltages and currents)
(2)同步脉冲触发器
同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管,同步6脉冲触发器可以给出双脉冲,双脉冲间隔为60°,触发器输出的1~6号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的6个晶闸管.同步脉冲触发器包括同步电源和六脉冲触发器两个部分alpha_deg:此端子为脉冲触发角控制信号输入;AB, BC, CA:三相电源的三相线电压输入即Vab, Vbc, and VBlock:触发器控制端,输入为“0”时开放触发器,输入大于零时封锁触发器;
(最新版)自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB及仿真实验(控制系统的时域分析)一、实验目的学习利用MATLAB进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性;二、预习要点1、系统的典型响应有哪些?2、如何判断系统稳定性?3、系统的动态性能指标有哪些?三、实验方法(一)四种典型响应1、阶跃响应:阶跃响应常用格式:1、;其中可以为连续系统,也可为离散系统。
2、;表示时间范围0---Tn。
3、;表示时间范围向量T指定。
4、;可详细了解某段时间的输入、输出情况。
2、脉冲响应:脉冲函数在数学上的精确定义:其拉氏变换为:所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。
脉冲响应函数常用格式:①;②③(二)分析系统稳定性有以下三种方法:1、利用pzmap绘制连续系统的零极点图;2、 利用tf2zp 求出系统零极点;3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 (三) 系统的动态特性分析Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容 (一) 稳定性1. 系统传函为()27243645232345234+++++++++=s s s s s s s s s s G ,试判断其稳定性2. 用Matlab 求出的极点。
%Matlab 计算程序num=[3 2 5 4 6];den=[1 3 4 2 7 2];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den) 运行结果: p =-1.7680 + 1.2673i -1.7680 - 1.2673i 0.4176 + 1.1130i 0.4176 - 1.1130i -0.2991P ole-Zero MapReal AxisI m a g i n a r y A x i s-2-1.5-1-0.500.5-1.5-1-0.50.511.5图1-1 零极点分布图由计算结果可知,该系统的2个极点具有正实部,故系统不稳定。
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验(控制系统的时域分析)一、实验目的学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性; 二、预习要点1、 系统的典型响应有哪些2、 如何判断系统稳定性3、 系统的动态性能指标有哪些 三、实验方法(一) 四种典型响应1、 阶跃响应:阶跃响应常用格式:1、)(sys step ;其中sys 可以为连续系统,也可为离散系统。
2、),(Tn sys step ;表示时间范围0---Tn 。
3、),(T sys step ;表示时间范围向量T 指定。
4、),(T sys step Y =;可详细了解某段时间的输入、输出情况。
2、 脉冲响应:脉冲函数在数学上的精确定义:0,0)(1)(0〉==⎰∞t x f dx x f其拉氏变换为:)()()()(1)(s G s f s G s Y s f ===所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。
脉冲响应函数常用格式: ① )(sys impulse ; ②);,();,(T sys impulse Tn sys impulse③ ),(T sys impulse Y =(二) 分析系统稳定性 有以下三种方法:1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图;2、 利用tf2zp 求出系统零极点;3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 (三) 系统的动态特性分析Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容 (一) 稳定性1. 系统传函为()27243645232345234+++++++++=s s s s s s s s s s G ,试判断其稳定性2. 用Matlab 求出253722)(2342++++++=s s s s s s s G 的极点。
%Matlab 计算程序num=[3 2 5 4 6];den=[1 3 4 2 7 2];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)运行结果: p =+ - + -P ole-Zero MapReal AxisI m a g i n a r y A x i s-2-1.5-1-0.500.5-1.5-1-0.50.511.5图1-1 零极点分布图由计算结果可知,该系统的2个极点具有正实部,故系统不稳定。
控制工程实训课程学习总结基于MATLAB的系统建模与仿真实验报告
控制工程实训课程学习总结基于MATLAB 的系统建模与仿真实验报告摘要:本报告以控制工程实训课程学习为背景,基于MATLAB软件进行系统建模与仿真实验。
通过对实验过程的总结,详细阐述了系统建模与仿真的步骤及关键技巧,并结合实际案例进行了实验验证。
本次实训课程的学习使我深入理解了控制工程的基础理论,并掌握了利用MATLAB进行系统建模与仿真的方法。
1. 引言控制工程是一门应用广泛的学科,具有重要的理论和实践意义。
在控制工程实训课程中,学生通过实验来加深对控制系统的理解,并运用所学知识进行系统建模与仿真。
本次实训课程主要基于MATLAB软件进行,本文将对实验过程进行总结与报告。
2. 系统建模与仿真步骤2.1 确定系统模型在进行系统建模与仿真实验之前,首先需要确定系统的数学模型。
根据实际问题,可以选择线性或非线性模型,并利用控制理论进行建模。
在这个步骤中,需要深入理解系统的特性与工作原理,并将其用数学方程表示出来。
2.2 参数识别与估计参数识别与估计是系统建模的关键,它的准确性直接影响到后续仿真结果的可靠性。
通过实际实验数据,利用系统辨识方法对系统的未知参数进行估计。
在MATLAB中,可以使用系统辨识工具包来进行参数辨识。
2.3 选择仿真方法系统建模与仿真中,需要选择合适的仿真方法。
在部分情况下,可以使用传统的数值积分方法进行仿真;而在其他复杂的系统中,可以采用基于物理原理的仿真方法,如基于有限元法或多体动力学仿真等。
2.4 仿真结果分析仿真结果的分析能够直观地反映系统的动态响应特性。
在仿真过程中,需对系统的稳态误差、动态响应、鲁棒性等进行综合分析与评价。
通过与理论期望值的比较,可以对系统的性能进行评估,并进行进一步的优化设计。
3. 实验案例及仿真验证以PID控制器为例,说明系统建模与仿真的步骤。
首先,根据PID控制器的原理以及被控对象的特性,建立数学模型。
然后,通过实际实验数据对PID参数进行辨识和估计。
自动控制原理MATLAB仿真实验(于海春)
自动控制原理MATLAB仿真实验(于海春)实验一典型环节的MATLAB仿真一、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。
3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK 的使用MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型,进行仿真和调试。
1.运行MATLAB软件,在命令窗口栏“>>”提示符下键入imulink命令,按Enter键或在工具栏单击按钮,即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2.选择File菜单下New下的Model命令,新建一个imulink仿真环境常规模板。
图1-1SIMULINK仿真界面图1-2系统方框图3.在imulink仿真环境下,创建所需要的系统。
以图1-2所示的系统为例,说明基本设计步骤如下:1)进入线性系统模块库,构建传递函数。
点击imulink下的“Continuou”,再将右边窗口中“TranferFen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2)改变模块参数。
在imulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标,即可改变传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数,数字之间用空格隔开;设置完成后,选择OK,即完成该模块的设置。
3)建立其它传递函数模块。
按照上述方法,在不同的imulink的模块库中,建立系统所需的传递函数模块。
例:比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4)选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击imulink下的“Source”,将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口,形成一个阶跃函数输入模块。
5)选择输出方式。
基于MATLAB控制系统仿真实验报告
tf 4
y0
0 1
6、求出 G1(s)
2 (s2 2s 1) 与 G2 (s)
1 (2s3
3s2
1)
的单位阶跃响应,并分别
求出状态空间模型。
解:(1) G1(s) 2 (s2 2s 1) 的状态空间模型求解如下:
function shiyan2 b1=[2];
D(z)
0.62(1 0.136z 1)(1 0.183z (1 0.045z 1)(1 0.53z 1)
1 )
分别用仿真算法得到系统在单位阶跃输入作用下的响应,系统在单位速度输
入是的输出响应。
解:(1)首先将 W1(s)转换为 W1(z),采样周期 T=0.2s,程序清单如下: function shiyan42 num=[10];den=[0.005 0.15 1 0]; ts=0.2;[nc,dc]=c2dm(num,den,ts)
INTRO(注意:intro 为一个用 MATLAB 语言编写的幻灯片程序,主要演示
常用的 MATLAB 语句运行结果。)
然后,根据现实出来的幻灯片右面按钮进行操作,可按 START——NEXT—
—NEXT 按钮一步步运行,观察。
3、自编程序并完成上机编辑,调试,运行,存盘:
(1)用 MATLAB 命令完成矩阵的各种运算,例如:
5、利用 ode23 或 ode45 求解线性时不变系统微分方程 y(t) Ay(t) ,并绘制出 y(t)
曲线,式中
A
0.5
1
1 0.5
t t0 t 如下: function xdot=fun21(t,x) A=[-0.5 1;-1 -0.5]; xdot=A*x; function fzsy22 t0=0;tf=4;tol=1e-6; x0=[0;1];trace=1; [t,x]=ode23('fun21',t0,tf,x0,tol,trace); plot(t,x) 得到的实验结果如下图所示:
控制系统仿真实验报告书
一、实验目的1. 掌握控制系统仿真的基本原理和方法;2. 熟练运用MATLAB/Simulink软件进行控制系统建模与仿真;3. 分析控制系统性能,优化控制策略。
二、实验内容1. 建立控制系统模型2. 进行仿真实验3. 分析仿真结果4. 优化控制策略三、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 软件环境:MATLAB R2020a、Simulink3. 硬件环境:个人电脑一台四、实验过程1. 建立控制系统模型以一个典型的PID控制系统为例,建立其Simulink模型。
首先,创建一个新的Simulink模型,然后添加以下模块:(1)输入模块:添加一个阶跃信号源,表示系统的输入信号;(2)被控对象:添加一个传递函数模块,表示系统的被控对象;(3)控制器:添加一个PID控制器模块,表示系统的控制器;(4)输出模块:添加一个示波器模块,用于观察系统的输出信号。
2. 进行仿真实验(1)设置仿真参数:在仿真参数设置对话框中,设置仿真时间、步长等参数;(2)运行仿真:点击“开始仿真”按钮,运行仿真实验;(3)观察仿真结果:在示波器模块中,观察系统的输出信号,分析系统性能。
3. 分析仿真结果根据仿真结果,分析以下内容:(1)系统稳定性:通过观察系统的输出信号,判断系统是否稳定;(2)响应速度:分析系统对输入信号的响应速度,评估系统的快速性;(3)超调量:分析系统超调量,评估系统的平稳性;(4)调节时间:分析系统调节时间,评估系统的动态性能。
4. 优化控制策略根据仿真结果,对PID控制器的参数进行调整,以优化系统性能。
调整方法如下:(1)调整比例系数Kp:增大Kp,提高系统的快速性,但可能导致超调量增大;(2)调整积分系数Ki:增大Ki,提高系统的平稳性,但可能导致调节时间延长;(3)调整微分系数Kd:增大Kd,提高系统的快速性,但可能导致系统稳定性下降。
五、实验结果与分析1. 系统稳定性:经过仿真实验,发现该PID控制系统在调整参数后,具有良好的稳定性。
MATLABSimulink和控制系统仿真实验报告
MATLAB/Simulink与控制系统仿真实验报告姓名:喻彬彬学号:K031541725实验1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立一、实验目的1、掌握MATLAB/Simulink 仿真的基本知识;2、熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。
二、实验设备电脑一台;MATLAB 仿真软件一个三、实验内容1、熟悉MATLAB/Smulink 仿真软件。
2、一个单位负反馈二阶系统,其开环传递函数为210()3G s s s =+。
用Simulink 建立该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
3、某控制系统的传递函数为()()()1()Y s G s X s G s =+,其中250()23s G s s s+=+。
用Simulink 建立该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
4、一闭环系统结构如图所示,其中系统前向通道的传递函数为320.520()0.11220s G s s s s s+=+++,而且前向通道有一个[-0.2,0.5]的限幅环节,图中用N 表示,反馈通道的增益为1.5,系统为负反馈,阶跃输入经1.5倍的增益作用到系统。
用Simulink 建立该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。
五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。
题1、(1)利用Simulink的Library窗口中的【File】→【New】,打开一个新的模型窗口。
(2)分别从信号源库(Sourse)、输出方式库(Sink)、数学运算库(Math)、连续系统库(Continuous)中,用鼠标把阶跃信号发生器(Step)、示波器(Scope)、传递函数(Transfern Fcn)和相加器(Sum)4个标准功能模块选中,并将其拖至模型窗口。
自动控制原理MATLAB分析与设计-仿真实验报告
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:电气工程与信息工程学院班级:电气工程及其自动化四班姓名:学号:时间:年月日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(2014) 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∙ 对教材第三章习题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;∙ 对教材第三章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析,说明不同控制器的作用;∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第三章习题3-30,并对结果进行分析; ∙ 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100=a K 时,试采用微分反馈控制方法,并通过控制器参数的优化,使系统性能满足%5%,σ<3250,510s ss t ms d -≤<⨯等指标。
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 绘制教材第四章习题4-5;∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-10及4-17,并对结果进行分析;∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-23,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;∙ 利用MATLAB 完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证;∙ 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,试采用PD控制并优化控制器参数,使系统性能满足给定的设计指标ms t s 150%,5%<<σ。
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 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。
3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验内容① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ;Simulink 图形实现:示波器显示结果:② 惯性环节11)(1+=s s G 和15.01)(2+=s s GSimulink 图形实现:示波器显示结果:③ 积分环节s s G 1)(1Simulink 图形实现:示波器显示结果:④ 微分环节s s G )(1Simulink 图形实现:波器显示结果:⑤ 比例+微分环节(PD )2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G1)、G1(s )=s+2Simulink 图形实现:示波器显示结果:2)、G2(s)=s+1 Simulink图形实现:示波器显示结果:⑥ 比例+积分环节(PI )s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+=1)、G1(1)=1+1/sSimulink 图形实现:示波器显示结果:2)G2(s)=1+1/2s Simulink图形实现:示波器显示结果:三、心得体会通过这次实验我学到了很多,对课本内容加深了理解,熟悉MATLAB桌面和命令窗口,初步了解SIMULINK功能模块的使用方法,加深对各典型环节响应曲线的理解,这为对课程的学习打下了一定基础。
实验二线性系统时域响应分析一、实验目的1.熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法,研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。
2.通过响应曲线观测特征参量ζ和nω对二阶系统性能的影响。
3.熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、实验内容1.观察函数step( )的调用格式,假设系统的传递函数模型为243237()4641s s G s s s s s ++=++++绘制出系统的阶跃响应曲线?2.对典型二阶系统222()2n n n G s s s ωζωω=++1)分别绘出2(/)n rad s ω=,ζ分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线,分析参数ζ对系统的影响,并计算ζ=0.25时的时域性能指标,,,,p r p s ss t t t e σ。
matlab 仿真实验报告
matlab 仿真实验报告Matlab 仿真实验报告引言:在科学研究和工程应用中,仿真实验是一种非常重要的手段。
通过在计算机上建立数学模型和进行仿真实验,我们可以更好地理解和预测现实世界中的各种现象和问题。
Matlab作为一种强大的科学计算软件,被广泛应用于各个领域的仿真实验中。
本文将介绍我进行的一次基于Matlab的仿真实验,并对实验结果进行分析和讨论。
实验背景:在电子通信领域中,信号的传输和接收是一个重要的研究方向。
而在进行信号传输时,会受到各种信道的影响,如噪声、衰落等。
为了更好地理解信道的特性和优化信号传输方案,我进行了一次关于信道传输的仿真实验。
实验目的:本次实验的目的是通过Matlab仿真,研究不同信道条件下信号传输的性能,并对比分析不同传输方案的优劣。
实验步骤:1. 信道建模:首先,我需要建立信道的数学模型。
根据实际情况,我选择了常见的高斯信道模型作为仿真对象。
通过Matlab提供的函数,我可以很方便地生成高斯噪声,并将其加入到信号中。
2. 信号传输方案设计:接下来,我需要设计不同的信号传输方案。
在实验中,我选择了两种常见的调制方式:频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。
通过调整不同的调制参数,我可以模拟不同的传输效果。
3. 信号传输仿真:在信道模型和传输方案设计完成后,我开始进行信号传输的仿真实验。
通过Matlab提供的信号处理函数,我可以很方便地生成调制后的信号,并将其传输到信道中。
4. 信号接收和解调:在信号传输完成后,我需要进行信号接收和解调。
通过Matlab提供的信号处理函数,我可以很方便地对接收到的信号进行解调,并还原出原始的信息信号。
5. 仿真结果分析:最后,我对仿真结果进行分析和讨论。
通过对比不同信道条件下的传输性能,我可以评估不同传输方案的优劣,并得出一些有价值的结论。
实验结果与讨论:通过对不同信道条件下的信号传输仿真实验,我得到了一些有价值的结果。
首先,我观察到在高斯噪声较大的信道条件下,PSK调制比FSK调制具有更好的抗干扰性能。
matlab实验报告
实验仿真一:控制系统中的MATLAB编程应用已知单位负反馈的开环传递函数为:G(s)=ωξω(1)假设自然频率ω给定,取五个不同的阻尼比ξ。
试用MATLAB编程,在同一张图中绘制其单位阶跃响应曲线,并分析阻尼比对二阶动态系统的影响。
取ω=2,ξ=0.25, 0.5, 1,2,4由开环传递函数求出闭环传递函数:G(s)=ωξωω将数据带入闭环传递函数得:G(s)=,ξ则随着ξ的值变化,绘制的曲线将不同。
写入MATLAB程序如下:clearclcnum=4;den1=[1 1 4];sys1=tf(num,den1);den2=[1 2 4];sys2=tf(num,den2);den3=[1 4 4];sys3=tf(num,den3);den4=[1 8 4];sys4=tf(num,den4);den5=[1 16 4];sys5=tf(num,den5);step(sys1,'b-',sys2,'g-',sys3,'r-',sys4,'c-',sys5,'y-',20);图1-1 阻尼比不同的单位阶跃响应曲线图阻尼比对二阶动态系统的影响:随着阻尼比ξ的增大,系统超调量逐渐减小。
当阻尼比大于1时,系统响应曲线为单调曲线,已经没有振荡了。
(2)假设阻尼比ξ给定,取五个不同的自然频率ω。
试用MATLAB编程,在同一张图中绘制其单位阶跃响应曲线,并分析自然频率对二阶动态系统的影响。
取ξ=0.5,ω=0.5,1,2,3, 4将数据带入闭环传递函数得:G(s)=ω,ωω则随着ω的值变化,绘制的曲线将不同写入MATLAB程序如下:clearclcnum1=0.25;den1=[1 0.5 0.25];sys1=tf(num1,den1);num2=1;den2=[1 1 1];sys2=tf(num2,den2);num3=4;den3=[1 2 4];sys3=tf(num3,den3);num4=9;den4=[1 3 9];sys4=tf(num4,den4);num5=16;den5=[1 4 16];sys5=tf(num5,den5);step(sys1,'b-',sys2,'g-',sys3,'r-',sys4,'c-',sys5,'y-',20);图1-2 自然频率不同的单位阶跃响应曲线图自然频率对二阶动态系统的影响:随着自然频率的增加,系统的响应速度加快,而响应曲线的峰值保持不变。
控制系统仿真实验报告
控制系统仿真实验报告班级:测控1402班姓名:王玮学号:072018年01月实验一经典的连续系统仿真建模方法一实验目的:1 了解和掌握利用仿真技术对控制系统进行分析的原理和步骤。
2 掌握机理分析建模方法。
3 深入理解阶常微分方程组数值积分解法的原理和程序结构,学习用Matlab编写数值积分法仿真程序。
4 掌握和理解四阶Runge-Kutta法,加深理解仿真步长与算法稳定性的关系。
二实验内容:1. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序,对非线性模型(3)式进行仿真。
(1)将阀位u 增大10%和减小10%,观察响应曲线的形状;(2)研究仿真步长对稳定性的影响,仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定(3)利用 MATLAB 中的ode45()函数进行求解,比较与(1)中的仿真结果有何区别。
2. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序,对线性状态方程(18)式进行仿真(1)将阀位增大10%和减小10%,观察响应曲线的形状;(2)研究仿真步长对稳定性的影响,仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定(4)阀位增大10%和减小10%,利用MATLAB 中的ode45()函数进行求解阶跃响应,比较与(1)中的仿真结果有何区别。
三程序代码:龙格库塔:%RK4文件clccloseH=[,]';u=; h=1;TT=[];XX=[];for i=1:h:200k1=f(H,u);k2=f(H+h*k1/2,u);k3=f(H+h*k2/2,u);k4=f(H+h*k3,u);H=H+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;TT=[TT i];XX=[XX H];end;hold onplot(TT,XX(1,:),'--',TT,XX(2,:)); xlabel('time')ylabel('H')gtext('H1')gtext('H2')hold on水箱模型:function dH=f(H,u)k=;u=;Qd=;A=2;a1=;a2=;dH=zeros(2,1);dH(1)=1/A*(k*u+Qd-a1*sqrt(H(1)));dH(2)=1/A*(a1*sqrt(H(1))-a2*sqrt(H(2)));2编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序,对线性状态方程(18)式进行仿真:1 阀值u对仿真结果的影响U=;h=1; U=;h=1;U=;h=1;2 步长h对仿真结果的影响:U=;h=5; U=;h=20;U=;h=39 U=;h=50由以上结果知,仿真步长越大,仿真结果越不稳定。
控制系统仿真实验报告
控制系统仿真实验报告一、实验目的本次控制系统仿真实验的主要目的是通过使用仿真软件对控制系统进行建模、分析和设计,深入理解控制系统的工作原理和性能特点,掌握控制系统的分析和设计方法,提高解决实际控制问题的能力。
二、实验设备与软件1、计算机一台2、 MATLAB 仿真软件三、实验原理控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的一个闭环系统。
其工作原理是通过传感器测量控制对象的输出,将其与期望的输出进行比较,得到误差信号,控制器根据误差信号产生控制信号,驱动控制对象,使系统的输出逐渐接近期望的输出。
在仿真实验中,我们使用数学模型来描述控制对象和控制器的动态特性。
常见的数学模型包括传递函数、状态空间方程等。
通过对这些数学模型进行数值求解,可以得到系统的输出响应,从而对系统的性能进行分析和评估。
四、实验内容1、一阶系统的仿真建立一阶系统的数学模型,如一阶惯性环节。
使用 MATLAB 绘制系统的单位阶跃响应曲线,分析系统的响应时间和稳态误差。
2、二阶系统的仿真建立二阶系统的数学模型,如典型的二阶振荡环节。
改变系统的阻尼比和自然频率,观察系统的阶跃响应曲线,分析系统的稳定性、超调量和调节时间。
3、控制器的设计与仿真设计比例控制器(P 控制器)、比例积分控制器(PI 控制器)和比例积分微分控制器(PID 控制器)。
对给定的控制系统,分别使用不同的控制器进行仿真,比较系统的性能指标,如稳态误差、响应速度等。
4、复杂控制系统的仿真建立包含多个环节的复杂控制系统模型,如串级控制系统、前馈控制系统等。
分析系统在不同输入信号下的响应,评估系统的控制效果。
五、实验步骤1、打开 MATLAB 软件,新建脚本文件。
2、根据实验内容,定义系统的数学模型和参数。
3、使用 MATLAB 中的函数,如 step()函数绘制系统的阶跃响应曲线。
4、对响应曲线进行分析,计算系统的性能指标,如超调量、调节时间、稳态误差等。
5、设计控制器,修改系统模型,重新进行仿真,比较系统性能的改善情况。
MATLAB实验报告 (2)
广西大学实验报告纸姓名:徐律1002100405电气工程学院自动化102班2012年12月27日【实验名称】MATLAB的图形绘制【实验要求】1、学习MATLAB图形绘制的基本方法;2、熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令;3、熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面,并添加图形的各种标注;4、掌握plot、subplot的指令格式和语法。
【实验基本知识】1、plot(x,y)------绘制由x,y所确定的曲线;2、多组变量绘图:plot(x1, y1, 选项1, x2, y2, 选项2, ……);3、双Y轴绘图:plotyy()函数;4、图形窗口的分割;5、图形编辑窗口的使用。
【实验内容】【1】二维曲线绘图基本指令演示。
本例运作后,再试验plot(t), plot(Y), plot(Y,t) ,以观察产生图形的不同。
t=(0:pi/50:2*pi)';k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(t,Y)plot(t,Y); plot(t);plot(Y);plot(Y,t); %图形如下图所示【2】用图形表示连续调制波形Y=sin(t)sin(9t)及其包络线。
t=(0:pi/100:pi)';y1=sin(t)*[1,-1];y2=sin(t).*sin(9*t);t3=pi*(0:9)/9;y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,'r:',t,y2,'b',t3,y3,'bo')axis([0,pi,-1,1])【3】在一个图形窗口绘制正弦和余弦曲线,要求给图形加标题“正弦和余弦曲线”,X轴Y轴分别标注为“时间t”和“正弦、余弦”,在图形的某个位置标注“sin(t)”“cos(t)”,并加图例,显示网格,坐标为正方形坐标系。
实验程序:实验结果:Sin(t)Cos(t)【4】绘制向量x=[1 3 0.5 2.5 2]的饼形图,并把3对应的部分分离出来。
MATLAB控制系统仿真实验报告
清华大学自动化工程学院实验报告课程:控制系统仿真专业自动化班级 122姓名学号指导教师:时间: 2015 年 10 月 19 日— 10 月 28 日目录实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算 (1)实验二 MATLAB语言的程序设计 (6)实验三 MATLAB的图形绘制 (9)实验四采用SIMULINK的系统仿真 (14)实验五控制系统的频域与时域分析 (17)实验六控制系统PID校正器设计法 (23)实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算一、实验时间及地点:实验时间:2015.10.19上午8:30—9:30实验地点:计算中心二、实验目的:1.熟悉MATLAB开发环境2.掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算三、实验内容:1、新建一个文件夹(自己的名字命名,在机器的最后一个盘符)2、启动MATLAB6.5,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。
3、保存,关闭对话框4、学习使用help命令,例如在命令窗口输入help eye,然后根据帮助说明,学习使用指令eye(其它不会用的指令,依照此方法类推)5、学习使用clc、clear,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。
6、初步程序的编写练习,新建M-file,保存(自己设定文件名,例如exerc1、exerc2、exerc3……),学习使用MATLAB的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。
注意:每一次M-file的修改后,都要存盘。
练习A:(1)help rand,然后随机生成一个2×6的数组,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果(2)学习使用clc、clear,了解其功能和作用(3)输入一个2维数值数组,体会标点符号的作用(空格和逗号的作用)。
(4)一维数组的创建和寻访,创建一个一维数组(1×8)X,查询X数组的第2个元素,查询X数组的第3个元素到第6个元素,查询X数组的第5个元素到最后一个元素,查询X数组的第3、2、1个元素,查询X数组中≤5元素,将X数组的第2个元素重新赋值为111,实例expm1。
Matlab实验报告
实验一:MATLAB语言平台与SIMULINK工具箱一、实验目的:1.学习了解MATLAB语言环境;2.练习MATLAB命令;4.掌握SIMULINK工具箱的应用。
二、实验要求:1.实验内容(1)学习了解MATLAB语言环境;(2)练习MATLAB命令的基本操作;(3)掌握SIMULINK仿真环境的使用方法;(4) 掌握线性系统仿真常用基本模块的用法2.要求按照实验文档的要求与步骤完成实验,撰写实验报告。
三、实验基本知识:1.熟悉MATLAB环境:MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。
2.掌握MATLAB常用命令3.了解SIMULINK模块库中各子模块基本功能四、实验内容:1.学习使用help命令,例如在命令窗口输入help eye,然后根据帮助说明,学习使用指令eye(其它不会用的指令,依照此方法类推)help eyeEYE Identity matrix.EYE(N) is the N-by-N identity matrix.EYE(M,N) or EYE([M,N]) is an M-by-N matrix with 1's onthe diagonal and zeros elsewhere.EYE(SIZE(A)) is the same size as A.EYE with no arguments is the scalar 1.EYE(M,N,CLASSNAME) or EYE([M,N],CLASSNAME) is an M-by-N matrix with 1'sof class CLASSNAME on the diagonal and zeros elsewhere.Example:x = eye(2,3,'int8');See also speye, ones, zeros, rand, randn.Reference page in Help browserdoc eyeA=eye(3)A=1 0 00 1 00 0 12.任意创建3个变量,分别为数值、矩阵、字符串,保存到mydat.mat文件,再把my_data.mat文件中的变量读取到MatLab工作空间内;查找已创建变量的信息,删除变量;学习使用clc、clear,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。
自动控制原理MATLAB仿真实验指导书(4个实验)
自动控制原理MATLAB仿真实验实验指导书电子信息工程教研室实验一典型环节的MA TLAB仿真一、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。
3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型,进行仿真和调试。
1.运行MA TLAB软件,在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令,按Enter键或在工具栏单击按钮,即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2.选择File菜单下New下的Model命令,新建一个simulink仿真环境常规模板。
图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图3.在simulink仿真环境下,创建所需要的系统。
以图1-2所示的系统为例,说明基本设计步骤如下:1)进入线性系统模块库,构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”,再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2)改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标,即可改变传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数,数字之间用空格隔开;设置完成后,选择OK,即完成该模块的设置。
3)建立其它传递函数模块。
按照上述方法,在不同的simulink的模块库中,建立系统所需的传递函数模块。
例:比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4)选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”,将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口,形成一个阶跃函数输入模块。
实验二-基于Matlab的离散控制系统仿真
实验二基于Matlab的离散控制系统仿真一、实验目的1)学习使用Matlab命令对离散控制系统进行仿真的方法。
2)学习使用Simulink工具箱对离散控制系统进行仿真的方法。
二、实验原理1. 控制系统命令行仿真一阶系统闭环传递函数为3()G ss+3请转换为离散系统脉冲传递函数并仿真。
根据要求实验有实验数据和所得图形如下:连续零极点图函数:离散函数零极点图:连续函数根轨迹图:离散函数根轨迹图:连续函数单位脉冲响应曲线:离散函数单位脉冲响应曲线:连续函数单位阶跃响应:离散函数单位阶跃响应:连续函数波特图:离散函数波特图:连续函数艾奎斯特曲线:离散函数艾奎斯特曲线:连续函数尼科尔斯曲线:离散函数尼科尔斯曲线:2. 控制系统simulink 仿真按图建立系统的Simulink 模型,对不同的输入信号进行仿真,改变参数,观察不同的仿真结果。
图1 控制系统Simulink 仿真图解答于实验内容第二问三、实验内容1) 二阶系统传递函数为225()4+25G s s s =+,请转换为零极点模型,离散系统模型(采样时间为1),以及离散零极点模型,并进行基于matlab 命令的仿真研究(求连续和离散系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、零极点分布图、根轨迹、波特图、奈奎斯特曲线、尼科尓斯曲线等)。
根据题意实验所得有:连续单位脉冲响应连续单位阶跃响应连续零极点分布图离散零极点分布图连续根轨迹连续波特图连续奈奎斯特曲线连续尼科尓斯曲线2)按图1建立系统的Simulink模型,对不同的输入信号进行仿真。
改变模型参数,观察不同的仿真结果。
Step输入:Ramp输入:当函数分子分别为1,10,100,500时有:经过实验可以看出分子越大超调越大,调整时间越大。
3)将上述系统离散化并基于Simulink仿真,观察仿真结果。
根据题意实验有:Step输入:Ramp输入:分子为1时:Step输入:Ramp输入:分子为250时:Step输入:Ramp输入:四、实验报告1)按照实验报告所要求的统一格式,填写实验报告;2)记录实验过程、实验结果和图表。
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09自动化张家明080312009081
控制系统仿真实验报告
实验2:MATLAB的数学运算、M文件及外部数据操作
班级:09自动化报告人:张家明完成时间:2012-10-22
1. M文件和函数的创建
1)创建一个计算阶乘的函数
2)创建一个M文件,并用它调用1)所创建的函数进行阶乘计算
3)创建一个能读取外部数据的函数,并建立一个有数据的外部文件,使用该函数读取文件中的数据并求数据之和、平均值。
1).M函数:
function result=jc(n)
result=1;
for i=1:n
result=result*i;
end
result
2).创建一个M文件,在文件中输入:
result=jc(6)
运行结果:
result =
720
3).M函数:
function [data,average,total]=cal(x1)
Fid=fopen(x1,'rt');
if Fid==-1
disp('file does not exist !')
else
data=fscanf(Fid, '%f',inf);
fclose(Fid);
data
average=mean(data)
total=sum(data)
end
运行结果:
>> cal('data.dat')
09自动化张家明080312009081
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2
3
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5
6
7
8
9
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15
16
17
18
19
20
average =
10.5000
total =
210
2. MATLAB的程序设计
function result=find_zero(m,n)
a=rand(m,n)<0.7
result=zeros(m,1);
for i=1:m
for j=1:n
if ~a(i,j)
result(i)=j;
break;
end
end
if result(i)==0
result(i)=Inf;
end
end
result
运行结果:
>> find_zero(3,4)
a =
0 1 1 1
1 0 1 1
1 0 0 0
result =
1
2
2
3. 编写函数:判断一个点与三角形的位置关系,能够给出点在三角形内部,在三角形边上,还是在三角形外部的信息。
(可选误差为1.0e-3)
function cal(x,a,b,c)
if nargin<4
disp('the number of input variable is less than 4')
else
length_1=sqrt((a(1)-b(1))^2+(a(2)-b(2))^2);%计算三角形三边长
length_2=sqrt((b(1)-c(1))^2+(b(2)-c(2))^2);
length_3=sqrt((a(1)-c(1))^2+(a(2)-c(2))^2);
p=(length_1+length_2+length_3)/2; %半周长
s=sqrt(p*(p-length_1)*(p-length_2)*(p-length_3));%计算三角形面积
%计算x,a,b三点组成的三角形面积
len1=sqrt((a(1)-b(1))^2+(a(2)-b(2))^2);
len2=sqrt((b(1)-x(1))^2+(b(2)-x(2))^2);
len3=sqrt((a(1)-x(1))^2+(a(2)-x(2))^2);
p1=(len1+len2+len3)/2;
s1=sqrt(p1*(p1-len1)*(p1-len2)*(p1-len3));
%计算x,a,c三点组成的三角形面积
len4=sqrt((a(1)-c(1))^2+(a(2)-c(2))^2);
len5=sqrt((a(1)-x(1))^2+(a(2)-x(2))^2);
len6=sqrt((c(1)-x(1))^2+(c(2)-x(2))^2);
p2=(len4+len5+len6)/2;
s2=sqrt(p2*(p2-len4)*(p2-len5)*(p2-len6));
%计算x,c,b三点组成的三角形面积
len7=sqrt((c(1)-b(1))^2+(c(2)-b(2))^2);
len8=sqrt((b(1)-x(1))^2+(b(2)-x(2))^2);
len9=sqrt((c(1)-x(1))^2+(c(2)-x(2))^2);
p3=(len7+len8+len9)/2;
s3=sqrt(p3*(p3-len7)*(p3-len8)*(p3-len9));
%判断
if (s1==0||s2==0||s3==0)&&(abs(s1+s2+s3-s)<=0.001) disp('the point is on the boarder of triangle') elseif abs(s1+s2+s3-s)<=0.001
disp('the Point is inside the triangle ') elseif abs(s1+s2+s3-s)>0.001
disp('the point is outside the triangle') end
end
运行结果:
>> a=[1 1];b=[2 1];c=[2 2];x=[1.8 1.1];
>> cal(x,a,b,c)
the Point is inside the triangle .。