实验一 典型环节的MATLAB仿真
MATLAB仿真实验项目
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二、实验设备
PC 机,MATLAB 仿真软件。
三、实验内容
10 ,运用串联校正方法,设计控制器,使 0.5s 2 s 系统的性能满足要求。
被控对象 G p ( s)
四、实验步骤
+ 校 正
阶跃信号
10 0.5s 2 s
1、作原系统的 bode 图,求出静态误差系数 K v 0 ,相位裕度 c 0 和开 环截止频率 c 0 。 2、作时域仿真,求出阶跃响应曲线,记录未校正系统的时域性能 Mp 和 ts,并记录下所选择的参数。 3、设计超前校正装置 Gc(s),实现希望的开环频率特性,即
s=-5。
(b)
G2 ( s )
s 2 0.5s 10 s 2 2s 10 ,分子分母多项式阶数相等,即 n=m=2。
(c) G3 ( s) (d) G4 ( s)
s 2 0.5s ,分子多项式零次项系数为零。 s 2 2s 10
s ,原响应的微分,微分系数为 1/10。 s 2s 10
1 修改参数,写出程序分别实现 n1 = n 0 和 n 2 =2 n 0 的响应曲线,并作记录。 2
% n 0 10 3、试作以下系统的脉冲响应,并比较与原系统响应曲线的差别与特点,作出 相应的实验分析结果 (a) G1 (s)
2s 10 ,有系统零点情况,即 s 2 2s 10
2
2、修改参数,分别实现 =1, =2 的响应曲线,并作记录。 程序为: n0=10;d0=[1 2 10];step(n0,d0 )
%原系统 =0.36 hold on %保持原曲线 n1=n0,d1=[1 6.32 10];step(n1,d1) % =1 n2=n0;d2=[1 12.64 10];step(n2,d2) % =2
实验一指导书MATLAB在控制系统模型建立与仿真中应用
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实验一MATLAB 在控制系统模型建立与仿真中地应用一、MATLAB 基本操作与使用1. 实验目地1)熟悉MATLAB工作环境平台及其各个窗口,掌握MATLAB 语言地基本规定,MATLAB图形绘制功能、M 文件程序设计.2) 学习使用MATLAB控制系统工具箱中线性控制系统传递函数模型地相关函数.2. 实验仪器PC计算机一台,MATLAB软件1套3. 实验内容1) MATLAB工作环境平台Command Window图1 在英文Windows 平台上地MATLAB6.5 MATLAB工作平台①命令窗口(Command Window)命令窗口是对 MATLAB 进行操作地主要载体,默认地情况下,启动MATLAB 时就会打开命令窗口,显示形式如图 1 所示.一般来说,MATLAB地所有函数和命令都可以在命令窗口中执行.掌握 MALAB 命令行操作是走入 MATLAB 世界地第一步.命令行操作实现了对程序设计而言简单而又重要地人机交互,通过对命令行操作,避免了编程序地麻烦,体现了MATLAB 所特有地灵活性.p1Ean。
在运行MATLAB后,当命令窗口为活动窗口时,将出现一个光标,光标地左侧还出现提示符“>>”,表示MATLAB正在等待执行命令.注意:每个命令行键入完后,都必须按回车键!DXDiT。
当需要处理相当繁琐地计算时,可能在一行之内无法写完表达式,可以换行表示,此时需要使用续行符“…”否则 MATLAB 将只计算一行地值,而不理会该行是否已输入完毕.使用续行符之后 MATLAB 会自动将前一行保留而不加以计算,并与下一行衔接,等待完整输入后再计算整个输入地结果.在 MATLAB 命令行操作中,有一些键盘按键可以提供特殊而方便地编辑操作.比如:“↑”可用于调出前一个命令行,“↓”可调出后一个命令行,避免了重新输入地麻烦.当然下面即将讲到地历史窗口也具有此功能.jLBHr。
②历史窗口(Command History)历史命令窗口是 MATLAB6 新增添地一个用户界面窗口,默认设置下历史命令窗口会保留自安装时起所有命令地历史记录,并标明使用时间,以方便使用者地查询.而且双击某一行命令,即在命令窗口中执行该命令.xHAQX。
《信号与系统》matlab仿真实验
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《信号与系统》matlab仿真实验综合实验一《信号与系统》的MATLAB仿真实验一.实验目的1.熟悉MA TLAB软件平台、工具箱、高效的数值计算及符号计算功能。
2.熟悉MATLAB软件的信号处理编程方法和结果的可视化3.了解数字信号处理的计算机仿真方法4.进一步加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解。
二.实验软件MATLAB 6.5 界面三.实验内容1.基本信号的表示及可视化2.连续信号的时域运算与时域变换3.线性系统的时域分析及Matlab实现4.连续时间信号的频域分析及Matlab实现四.实验原理方法及相关MATLAB函数1.基本信号的表示及可视化1.1 连续时间信号(1)表示出连续信号f(t)=Sa(t)=sin(t)/tMatlab命令如下:t=-10:1.5:10;%向量t时间范围t=t1:p:t2,p为时间间隔f=sin(t)./t;plot(t,f); %显示该信号的时域波形title(‘f(t)=Sa(t)’);xlabel(‘t’)axis([-10,10,-0.4,1.1])注:改变p可使信号波形更平滑,同学们可以试一试。
(2)单位阶跃信号定义阶跃函数function f=Heaviside(t)f=(t>0)调用阶跃函数t=-1:0.01:3;f=Heaviside(t)plot(t,f);axis([-1,3,-0.2,1.2]);(2)单位冲击信号 (t)定义冲击函数functionchongji(t1,t2,t0)dt=0.01;t=t1:dt:t2;n=length(t);x=zeros(1,n);x(1,(-t0-t1)/dt+1)=1/dt;stairs(t,x);axis([t1,t2,0,1.2/dt])title('单位冲击信号δ(t)')调用的是chongji(-1,5,0);可以试着给别的t1,t2,t0.1.2离散时间信号(1)单位阶跃序列ε(k)定义阶跃序列function jyxulie(k1,k2,k0)k=k1:-k0-1;kk=-k0:k2;n=length(k);nn=length(kk);u=zeros(1,n); %k0前信号赋值为零uu=ones(1,nn);%k0后信号赋值为一stem(kk,uu,’filled’)hold onstem(k,u,’filled’)holdofftitle(‘单位阶跃序列’)axis([k1 k20 1.5])调用阶跃序列函数jyxulie(-2,6,0)(3)单位序列δ(k)定义单位序列函数functiondwxulie(k1,k2,k0)k=k1:k2;n=length(k);f=zeros(1,n);f(1,-k0-k1+1)=1;stem(k,f,’filled’)axis([k1,k2,0,1.5])title(‘单位序列δ(k)’)调用单位序列函数dwxulie(-3,5,0)2.连续信号的时域运算与时域变换运算、变换的符号运算方法:相加、相乘、移位、反折、尺度变换、倒相已知信号)]2()2([)21()(--+⨯+=ttttfεε,用matlab求f(t+2),f(t-2),f(-t),f(2t),-f(t),并绘出时域波形。
MATLAB仿真实验全部
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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 impulse ③ ),(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%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) 2.用Matlab 求出253722)(2342++++++=s s s s s s s G 的极点。
实验1典型环节的动态特性仿真分析
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■ 5.仿真系统连接完成且仿真所用的参数 均正确设置后,可进行仿真操作,点击 图形仿真操作画面“Simulation”下拉 式菜单“start”选项和“stop”选项可 分别控制仿真过程的启动与停止。仿真 过程结束后,点击示波器可显示出仿真 曲线。
■ 若需要同时显示三条响应曲线时的仿真 框图可采用如下的形式,其中传递函数 的形式根据不同环节进行设置。
实验一 典型环节的动态特 性仿真分析
一、实验目的和要求
■ (1)熟悉MATLAB软件的SIMULINK工 具箱。
■ (2)通过观察典型环节在单位阶跃信 号作用下的响应曲线,熟悉它们的动态 特性。
■ (3)了解各典型环节中参数变化对其 动态特性的影响。
二、实验主要仪器和设备
■ 装有Matlab软件的计算机
五、实验数据记录
■ (1)比例环节 G(S)=
;
■ 所选的几个不同参数值分别为K1= ;K2= ; K3= ;
■ 对应的单位阶跃响应曲线(在输出曲线上标明对应 的有关参数值):
■ (2)积分环节 G(S)=
;
■ 所选的几个不同参数值分别为Ti1= ;Ti2= ; Ti3= ;
■ 对应的单位阶跃响应曲线(在输出曲线上标明对应 的有关参数值):
■ ② 令ξ=0,ωn取不同值:ωn1= ;ωn2= ;
■ 对应的单位阶跃响应曲线(在输出曲线上标明对应的有关 参数值):
■ ③ 令ξ=0.216,ωn取不同值:ωn1= ;ωn2= ;
■ 对应的单位阶跃响应曲线(在输出曲线上标明对应的有关 参数值):
六、实验报告
■ 实验报告应包含如下内容:实验目的和 要求、实验所需主要仪器与设备、实验 内容、实验步骤与方法、原始实验数据 记录和处理(数据曲线、图表等)、实 验结果分析等。报告要求书写认真,图 表规范、完整,数据记录真实,分析透 彻和结论正确。
自动控制原理MATLAB实验报告
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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、实验原理1.比例环节的传递函数为KRKRRRZZsG200,1002)(211212==-=-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1所示。
2.惯性环节的传递函数为ufCKRKRsCRRRZZsG1,200,10012.021)(121121212===+-=+-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图2所示。
图1 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形图2惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形3.积分环节(I)的传递函数为ufCKRssCRZZsG1,1001.011)(111112==-=-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图3所示。
4.微分环节(D)的传递函数为ufCKRssCRZZsG10,100)(111112==-=-=-=ufCC01.012=<<其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图4所示。
5.比例+微分环节(PD)的传递函数为)11.0()1()(111212+-=+-=-=ssCRRRZZsGufCCufCKRR01.010,10012121=<<===其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图5所示。
图3 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形图4 微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形6.比例+积分环节(PI)的传递函数为)11(1)(11212sRsCRZZsG+-=+-=-=ufCKRR10,100121===其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图6所示。
三、实验内容按下列各典型环节的传递函数,建立相应的SIMULINK仿真模型,观察并记录其单位阶跃响应波形。
Matlab仿真实验-自动控制原理
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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。
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:图1-1 SIMULINK 仿真界面 图1-2 系统方框图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。
电力电子电路典型环节的MATLAB仿真毕业设计论文
![电力电子电路典型环节的MATLAB仿真毕业设计论文](https://img.taocdn.com/s3/m/e594357fcc22bcd127ff0c6b.png)
可修改可编辑教学单位电子电气工程系学生学号200895014075编号DQ2012DQ075 本科毕业设计题目学生姓名专业名称指导教师2010年月日电力电子电路典型环节的MATLAB仿真摘要:本文主要研究了电力电子电路典型环节的MATLAB仿真,首先介绍了MATLAB软件及其图形仿真界面Simulink的基础应用知识,然后介绍了用于电力电子仿真的SimPowerSystems中的各种模块库,完成了对整流电路、斩波电路典型环节的建模与仿真,并且给出了仿真结果波形。
通过MATLAB/SIMULINK软件来建立各电路的仿真模型,并且对各个模块和系统内部的参数进行设置,例如仿真算法、电子器件的选择和电源幅值和频率等,最终实现电力电子系统在MATLAB中的仿真。
仿真结果和理论分析结果相一致,验证了仿真建模的有效性和正确性。
最后,本文对研究成果进行了总结,并提出了进一步改进建议。
关键词:Matlab/Simulink,仿真,整流电路,斩波电路Abstract:This paper mainly studies the MATLAB simulation of the typical session to the power electronic circuit, This article first introduces the MATLAB software and the application of knowledge based on graphical interface Simulink simulation, and then introduced the various modules of SimPowerSystems library for the power electronic simulation, also completed Modeling and Simulation to the typical session of rectifier circuit and Chopper circuit, and show the results of the simulation waveform.Established various electric circuits through MATLAB/SIMULINK software the simulation model, and set the establishment to each module and the interior parameter of system, for example simulation algorithm, electronic device choice and electrical source peak-to-peak value and frequency and so on, finally realized simulation that the electric power electronics alternating-current circuit in MATLAB. Simulation result and theoretical analysis result consistent, has confirmed the simulation modelling validity and the accuracy.Finally, this paper summarizes the research results and makes suggestions for further improvement.Keywords:Matlab/Simulink , Simulation, Rectifier circuit, Choppercircuit目录第1章概述 (5)1.1国内外研究概况 (5)1.2本课题的研究内容 (5)1.3本课题的研究目的与意义 (6)第2章MATLAB/SIMULIK基础知识 (7)2.1MATLAB介绍 (7)2.1.1 MATLAB主要组成部分 (7)2.1.2 MATLAB的系统开发环 (8)2.2SIMULINK仿真基础 (9)2.2.1 SIMULINK启动 (10)2.2.2 SIMULINK的模块库介绍 (11)2.2.3 电力系统模块库的介绍 (12)2.2.4 SIMULINK的仿真步骤 (13)第3章整流电路的SIMULINK仿真设计 (15)3.1单相桥式整流电路的仿真 (15)3.1.1 单相桥式全控整流电路的工作原理 (15)3.1.2 建立仿真模型 (15)3.1.3 设置模型参数 (17)3.1.4 模型仿真 (18)3.2三相桥式整流电路的仿真 (21)3.2.1 三相桥式全控整流电路的工作原理 (21)3.2.2 建立仿真模型 (22)3.2.3 设置模型参数 (23)第4章斩波电路的SIMULINK仿真设计 (26)4.1降压斩波电路的仿真 (26)4.1.1 降压变换器的工作原理 (26)4.1.2 建立仿真模型 (27)4.1.3 设置模型参数 (28)4.1.4 模型仿真 (28)4.2升压斩波电路的仿真 (30)4.2.1 升压变换器的工作原理 (30)4.2.2 建立仿真模型 (30)4.2.3 设置模型参数 (31)4.2.4 模型仿真 (32)第5章仿真调试 (34)5.1模型仿真应注意的问题 (34)5.1.1 模型建立和仿真参数的设置 (34)5.1.2 仿真运行和观测仿真结果 (35)结论 (37)参考文献 (38)致谢 (40)第1章概述1.1 国内外研究概况电力电子技术综合了微电子、电路、自动控制等多学科知识,是电能变换与控制的核心技术,在工业、能源、交通、国防等各个领域发挥着越来越重要的作用。
自动控制原理实验1-6
![自动控制原理实验1-6](https://img.taocdn.com/s3/m/34dbb85eb307e87100f69610.png)
实验一MATLAB 仿真基础一、实验目的:(1)熟悉MATLAB 实验环境,掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。
(2)掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。
(3)掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。
(4)学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。
二、实验设备和仪器 1.计算机;2. MATLAB 软件 三、实验原理函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型,用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数,用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型,其函数调用格式为:sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den )两个环节反馈连接后,其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。
则feedback ()函数调用格式为: sys = feedback (sys1, sys2, sign ) 其中sign 是反馈极性,sign 缺省时,默认为负反馈,sign =-1;正反馈时,sign =1;单位反馈时,sys2=1,且不能省略。
四、实验内容:1.已知系统传递函数,建立传递函数模型2.已知系统传递函数,建立零极点增益模型3.将多项式模型转化为零极点模型12s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G4. 已知系统前向通道的传递函数反馈通道的传递函数求负反馈闭环传递函数5、用系统Simulink 模型结构图化简控制系统模型 已知系统结构图,求系统闭环传递函数 。
典型环节频域特性的仿真实验
![典型环节频域特性的仿真实验](https://img.taocdn.com/s3/m/c7fb1138cd7931b765ce0508763231126edb77fa.png)
实验题目:典型环节频域特性的仿真实验一、实验目的:1、加深了解系统频率特性的概念。
2、学习使用Matlab软件绘制Nyquist图、Bode图的基本方法。
3、掌握典型环节的频率特性。
二、实验设备:Matlab三、实验内容:用Matlab绘制典型环节(比例、积分、微分、惯性、二阶)的Nyquis图、Bode图,研究频率特性。
四、实验步骤:1.绘制比例环节传递函数g(s)=K的频率特性图。
运行Matlab,进入命令窗口,键入命令:num=[1];den=[0,0,2];G1=tf(num,den)nyquist(G1) (回车)则显示传递函数g(s)=2,及对应的Nyquist图曲线,观察并分析曲线,然后记录该曲线,并要求在曲线图上注明频率ω的变化情况。
再键入命令:gridbode(G1) (回车)则显示对应的Bode图曲线,观察并分析曲线,然后记录该曲线,并要求在曲线图上注明纵、横坐标。
2.绘制积分环节传递函数g(s)=1/Ts 的频率特性图。
运行Matlab,进入命令窗口,键入命令:num=[1];den=[0,3,0];G1=tf(num,den)nyquist(G1) (回车)则显示传递函数g(s)=1/4s ,及对应的Nyquist图曲线,观察并分析曲线,然后记录该曲线,并要求在曲线图上注明频率ω的变化情况。
再键入命令:gridbode(G1) (回车)则显示对应的Bode图曲线,观察并分析曲线,然后记录该曲线,并要求在曲线图上注明纵、横坐标。
3.绘制微分环节传递函数g(s)=Ts 的频率特性图。
运行Matlab,进入命令窗口,键入命令:gridbode(G1) (回车)则显示对应的Bode图曲线,观察并分析曲线,然后记录该曲线,并要求在曲线图上注明纵、横坐标。
五、仿真和实验结果记录比例环节Nyquist图曲线(K=2)比例环节Bode图曲线积分环节Nyquist图曲线(T=3)积分环节Bode图曲线微分环节Nyquist图曲线(T=3)微分环节Bode图曲线惯性环节Nyquist图曲线(T=5) 惯性环节Bode图曲线二阶环节Nyquist图曲线(ξ=0.9)二阶环节Bode图曲线六、实验结果分析。
MATLAB仿真实验全部
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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、判断系统稳定性与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 impulse ③ ),(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%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) 2、用Matlab 求出253722)(2342++++++=s s s s s s s G 的极点。
实验一 典型环节的MATLAB仿真
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以图 1 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
图 2 系统方框图
块。 5)选择输出方式。用鼠标点击 simulink 下的“Sinks”就进入输出方式模 块库通常选用“Scope”的示波器图标将其用左键拖至新建的“untitled”窗 口。 6)选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统需选择“Math” 模块库右边 窗口“Sum”图标并用鼠标双击将其设置为需要的反馈形式改变正负号。 7)连接各元件用鼠标划线构成闭环传递函数。 8)运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“运行”按钮便能自动运行仿真环境下 的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope”元件即可看到响应曲线。 三、实验原理 1比例环节的传递函数为
1. 比例环节
和
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电,力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配0料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高高与中中带资资负料料荷试试下卷卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各在验类最;管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下,安与要全过加,度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高,术料课中并中3试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装,工置合作调理并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确:指灵在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理在组;事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故,资障强料时电、,回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检,卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。
MATLAB实验一典型环节的MATLAB仿真
![MATLAB实验一典型环节的MATLAB仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/7516233816fc700abb68fc62.png)
单位阶跃响应波形
(2)形
结果分析:
由以上单位阶跃响应波形图知,惯性环节使得输出波形在开始时以指数曲线上升,上升速度与时间常数(惯性环节中s的系数)有关。
3.积分环节 实验结果:
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析:
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
(2)比例环节 实验结果:
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析:
由以上阶跃响应波形图知,比例环节使得输出量与输入量成正比,既无失真也无延迟,响应速度快,能对输入立即作出响应,因此系统易受外界干扰信号的影响,从而导致系统不稳定。
2.惯性环节 实验结果:
要求:正文用小四宋体,1.5倍行距,图表题用五号宋体,图题位于图下方,表题位于表上方。
积分环节的输出量反映了输入量随时间的积累,积分作用随着时间而逐渐增强,其反映速度较比例环节迟缓。
4.微分环节 的实验结果:
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析:
由上图的单位阶跃响应波形图知,微分环节的输出反映了输入信号的变化速度,即微分环节能预示输入信号的变化趋势,但是若输入为一定值,则输出为零。,
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
按下列各典型环节的传递函数,建立相应的SIMULINK仿真模型,观察并记录其
单位阶跃响应波形。
1比例环节 和 ;
2惯性环节 和
3积分环节
4微分环节
5比例+微分环节(PD) 和
6比例+积分环节(PI) 和
三、实验结果分析
1.(1)比例环节 实验结果:
实验一典型环节的MATLAB仿真
![实验一典型环节的MATLAB仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/dd0ac6acbceb19e8b9f6ba02.png)
典型环节的MATLAB仿真1、 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、实验内容按下列各典型环节的传递函数,建立相应的SIMULINK仿真模型,观察并记录其单位阶跃响应波形。
①比例环节 G1(S)=-1和G2(S)=-2②惯性环节 G1(S)=-「1/(S+1)」和G2(S)=-「1/(0.5S+1)」③积分环节 G1(S)=-(1/S)和G2(S)=-(1/(0.5S)④微分环节 G1(S)=-0.5S和G2(S)=-S⑤比例微分环节 G1(S)=-(2+S)和G2(S)=-(1+2S)⑥比例积分环节(PI)G1(S)=-(1+1/S)和G2(S)=-「2(1+1/2S)」2、 实验步骤及结果启动MATLAB 6.0,进入Simulink后新建文档,分别在各文档绘制各典型环节的结构框图。
双击各传递函数模块,在出现的对话框内设置相应的参数。
然后点击工具栏的按钮或simulation菜单下的start命令进行仿真,双击示波器模块观察仿真结果。
在仿真时设置各阶跃输入信号的幅度为1,开始时间为0(微分环节起始设为0.5,以便于观察)传递函数的参数设置为框图中的数值,自己可以修改为其他数值再仿真观察其响应结果。
1、 比例环节G1(S)=-1和G2(S)=-2:2、 惯性环节G1(S)=-「1/(S+1)」和G2(S)=-「1/(0.5S+1)」3、 积分环节G1(S)=-(1/S)和G2(S)=-(1/(0.5S)4、 微分环节G1(S)=-0.5S和G2(S)=-S5、 比例微分环节: G1(S)=-(2+S)和G2(S)=-(1+2S)6、 比例积分:G1(S)=-(1+1/S)和G2(S)=-「2(1+1/2S)」四、实验结果分析:比较前后两个阶跃曲线的区别与联系,作出相应的实验分析结果。
matlab仿真实验
![matlab仿真实验](https://img.taocdn.com/s3/m/0c5c6bd15022aaea998f0ffc.png)
这个月主要是对看过的论文中的simulink 仿真的模型按照论文中的要求建立模型,学习有关参数的设置。
Matlab 的simulink 仿真实验 建立仿真模的过程: 第一,建立MATLAB 新文件。
第二,提取电路元器件模块。
第三,将电路元器件模块按电路原理图连接成仿真电路。
第四,进行参数设置。
第五,模型仿真开始。
第六,用示波器观察仿真结果。
1.单相半波可控整流电流(电阻性负载).1u 2u VT Tu du di Tr建立的模型为:下图是设置触发脉冲α分别为0°、30°、90°、120°、150°仿真的结果小结:1.对于示波器的设置双击示波器可以修改示波器的输出个数,输出的X 轴坐标的大小,右击已经打开的示波器界面可以修改示波器的Y 轴的坐标值大小。
2.对于触发脉冲的角度设置是在双击触发脉冲模块进入设置界面,最后一个空是设置出发脉冲的角度,30/18000的30度角,同理180/18000是180度角,其他的想类似。
3.对于连续系统的仿真中一般要选取独立的powergui 模块。
2.单相全控型整流电路仿真U1U2UdId+-TVT3VT1VT2VT4abR仿真模型如下图Continuouspow erguiv+-Voltage MeasurementgmakVT4gmakVT3g m akVT2gmakVT1v +-VR1 MeasurementUsScopeRPulse Generator2Pulse Generator1i +-C urrent Measurement2i +-C urrent Measurement@2@1UVT1IVT1udidi2U2下图是设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、150°仿真的结果下个月要把控制系统图仿真几个,然后看多相电机有关的内容。
自控实验1--典型环节的模拟研究
![自控实验1--典型环节的模拟研究](https://img.taocdn.com/s3/m/9b06a4b2d5d8d15abe23482fb4daa58da0111c67.png)
自控实验1--典型环节的模拟研究本实验旨在模拟实际控制系统中的典型环节,包括比例、积分、微分控制器以及PID控制器。
通过建立相应的数学模型,以及使用MATLAB进行仿真,实现对这些控制器的性能分析和比较。
一、比例环节的模拟研究比例控制器的输出信号与输入信号成比例关系,即 u(t) = Kp e(t),其中Kp为比例增益,e(t)为误差信号。
本实验中,我们需要模拟一个比例环节,并进行性能分析。
首先,建立比例环节的数学模型:$$ u(t) = Kp e(t) $$其中,u(t)为控制器的输出信号,e(t)为控制器的输入信号,Kp为比例增益。
然后,使用MATLAB进行仿真,进行性能分析。
我们可以通过改变比例增益Kp的值,观察系统的响应特性。
例如,当Kp取不同的值时,系统的阶跃响应如图1所示。
(见下图)从图1中可以看出,当Kp越大时,控制系统越快速地收敛到稳态。
但是,当Kp过大时,系统会产生超调,导致系统不稳定。
因此,在实际应用中需要根据实际情况选择合适的比例增益Kp。
积分控制器输出信号是误差信号的积分,可用于消除稳态误差。
积分环节的数学模型为:例如,当一个理想的步变输入信号被输入到一个只包含积分环节的控制器中时,系统的响应如图2所示。
从图2中可以看出,在理想情况下,积分控制器可以消除稳态误差。
但是,如果系统中存在噪声或者干扰,则积分控制器会放大这些干扰信号,甚至会导致系统不稳定。
因此,在实际应用中要谨慎选择积分增益。
微分控制器可以根据误差的变化率对系统进行控制。
微分环节的数学模型为:其中,u(t)为控制器的输出信号,e(t)为控制器的输入信号,Kd为微分增益。
然后,使用MATLAB进行仿真,进行性能分析。
我们可以比较微分控制器与比例、积分控制器的性能优劣。
四、PID控制器的模拟研究PID控制器是一种常用的控制器,组合了比例、积分、微分环节,可用于想要同时消除稳态误差和快速响应的系统中。
PID控制器的数学模型为:$$ u(t) = Kp e(t) + Ki \int_{0}^{t} e(\tau)d\tau + Kd \frac{de(t)}{dt} $$从图4中可以看出,PID控制器可以快速响应,且具有较小的超调和稳态误差。
Matlab仿真实验-自动控制原理
![Matlab仿真实验-自动控制原理](https://img.taocdn.com/s3/m/311c250e581b6bd97f19eafb.png)
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。
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:图1-1 SIMULINK 仿真界面 图1-2 系统方框图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。
实验一典型环节及其阶跃响应仿真
![实验一典型环节及其阶跃响应仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/ef0ea31ebb1aa8114431b90d6c85ec3a87c28bbf.png)
实验⼀典型环节及其阶跃响应仿真利⽤simulink进⾏仿真的步骤:1.打开Matlab软件;2.在Command Window命令⾏>>后输⼊simulink并回车或点击窗⼝上部图标直接进⼊simulink界⾯;3.在simulink界⾯上点击File-New-Modle就可以在新的界⾯上建⽴系统的仿真模型了;4.在左⾯的器件模型库中找到所需模型,⽤⿏标将器件模型拖到建⽴的界⾯上,然后⽤⿏标将它们⽤连线连起来,系统的仿真模型就建⽴起来了;5.点击界⾯上部的图标‘’进⾏仿真,双击⽰波器就可以看到仿真结果。
实验要⽤到的元件模型的图标及解释如下:阶跃信号:在simulink-source中可以找到,双击可以设定阶跃时间。
sum:在simulink-math operations中可以找到,双击可以改变器属性以实现信号相加还是相减;⽐例环节:在simulink-math operations中可以找到,双击可以改变器属性以改变⽐例系数;积分环节:在simulink-continues中可以找到;传函的⼀般数学模型表达形式:在simulink-continues中可以找到,双击可以对传递函数进⾏更改(通过设定系数)。
⽰波器:在simulink-sinks中可以找到。
实验⼀典型环节及其阶跃响应⼀、实验⽬的1.通过观察典型环节在单位阶跃信号作⽤下的动态特性,熟悉各种典型环节的响应曲线。
2.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
3.初步了解MATLAB 中SIMULINK 的使⽤⽅法。
⼆、SIMULINK 实例1.掌握⽐例、积分、⼀阶惯性、实际微分、⽐例+微分、⽐例+积分环节的动态特性。
[例题]:观察实际微分环节的动态特性(1)连接系统,如上图所⽰:(2)参数设置:在simulation/paramater 中将仿真时间(Stop Time )设置为10秒,⽤⿏标双击实际微分环节,设Kd=1,Td=1(3)仿真:simulation/start,仿真结果如图1-1所⽰。
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仿真实验指导书(4个实验)](https://img.taocdn.com/s3/m/4e8a88edaa00b52acfc7ca6a.png)
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。
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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。
3.在simulink 仿真环境下,创建所需要的系统三、实验内容按下列各典型环节的传递函数,建立相应的SIMULINK 仿真模型,观察并记录其单位阶跃响应波形。
① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G 实验处理:1)(1=s G SIMULINK 仿真模型波形图为:实验处理:2)(1=s G SIMULINK 仿真模型波形图为:实验结果分析:增加比例函数环节以后,系统的输出型号将输入信号成倍数放大.② 惯性环节11)(1+=s s G 和15.01)(2+=s s G 实验处理:11)(1+=s s GSIMULINK 仿真模型波形图为:实验处理:15.01)(2+=s s GSIMULINK 仿真模型波形图为:实验结果分析:当11)(1+=s s G 时,系统达到稳定需要时间接近5s,当15.01)(2+=s s G 时,行动达到稳定需要时间为2.5s,由此可得,惯性环节可以调节系统达到稳定所需时间,可以通过惯性环节,调节系统达到稳定输出的时间。
③ 积分环节s s G 1)(1=实验处理: SIMULINK 仿真模型实物图为:实验结果分析:由以上波形可以的出,当系统加入积分环节以后,系统的输出量随时间的变化成正比例增加。
④ 微分环节s s G =)(1 实验处理:SIMULINK 仿真模型波形图为:实验结果分析:微分环节,是将系统的输入对时间的倒数作为输出,当输入为阶跃信号时,加入微分环节后,输入变为0。
⑤ 比例+微分环节(PD )2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G 实验处理:2)(1+=s s G SIMULINK 仿真模型波形图为:实验处理:1)(2+=s s GSIMULINK 仿真模型实物图为:实验结果分析:当系统的输入为信号,即在有效时间内输入不随时间变化而变化时,微分环节对系统不起作用,比例环节将输入型号按倍数放大。
⑥ 比例+积分环节(PI )s s G 11)(1+=和ss G 211)(2+=实验处理:ss G 11)(1+=SIMULINK 仿真模型波形图为:实验处理:ss G 211)(2+=SIMULINK 仿真模型波形图:实验结果分析:当系统加入比例积分环节后,系统的输出是比例放大倍数与积分环节单独作用是的叠加。
实验心得与体会:同过本次实验,我基本掌握了MATLAB 中SIMULINK 的使用,同时也掌握对系统结构图在软件上的绘制,通过对实验结果的分析,加深了我对比例环节,惯性环节、微分环节、积分环节的认识,比较直观的感受到了它们单独使用和组合使用时对系统输出产的影响。
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n ω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、基础知识及MATLAB 函数(一)基础知识时域分析法直接在时间域中对系统进行分析,可以提供系统时间响应的全部信息,具有直观、准确的特点。
为了研究控制系统的时域特性,经常采用瞬态响应(如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应)。
本次实验从分析系统的性能指标出发,给出了在MATLAB 环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。
用MATLAB 求系统的瞬态响应时,将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。
由于控制系统分子的阶次m 一般小于其分母的阶次n ,所以num 中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐,不足部分用零补齐,缺项系数也用零补上。
三、实验内容1.观察函数step( )和impulse( )的调用格式,假设系统的传递函数模型为146473)(2342++++++=s s s s s s s G可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线?试分别绘制。
实验结果:用函数step( )的点用格式时其程序代码段为:num=[0 0 1 3 7] den=[1 4 6 4 1] step(num,den) gridxlabel('t/s'),ylabel('c(t)')title('Unit-step Respinse of G(s)=(s^2+3s+7)/(s^4+4s^3+6s^2+4s+1)') 其对应的阶跃响应曲线为:用impulse( )的调用格式时其程序代码段为:num=[0 0 0 1 3 7] den=[1 4 6 4 1 0] impulse(num,den) gridxlabel('t/s'),ylabel('c(t)')title('Unit-step Respinse of G(s)/s=(s^2+3s+7)/(s^5+4s^4+6s^3+4s^2+s)') 其对应的阶跃响应曲线为:2.对典型二阶系统2222)(nn n s s s G ωζωω++=1)分别绘出)/(2s rad n =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ss s p r p e t t t ,,,,σ。
实验结果:当ζ取不同值时,输入的程序代码段为:num=[0 0 4]; den1=[1 0 4]; den2=[1 1 4];den3=[1 2 4];den4=[1 4 4];den5=[1 8 4]; t=0:0.1:10; step(num,den1,t)gridtext(4,1.7,'Zeta=0'); holdstep(num,den2,t)text (3.3,1.5,'0.25')step(num,den3,t)text (3.5,1.2,'0.5')step(num,den4,t)text (3.3,0.9,'1.0')step(num,den5,t)text (3.3,0.6,'2.0')title('Step-Response Curves for G(s)=4/[s^2+4(zeta)s+4]')Current plot held其对应的波形图为:实验结果分析:由ζ=0的图形可得,其产生等幅震荡,当0<ζ<1时,随着ζ的增大,其震荡幅度越来越小,且振荡频率也变小;当ζ=1时震荡频率消失,系统最终趋于稳定,且当ζ>1时,随着ζ的增大,系统趋于稳定所用时间就越长。
由上可得,ζ=1是系统的临界阻尼。
计算ζ=0.25时的各项性能指标如下:此时系统的特征方程为:D(s)=4/[s^2+s+4]')故超调量=44.4%;故其峰值时间tp=1.62s故其调节时间ts=6s由题可能系统为0型系统,由其中A=1,故静态误差为:ess=0.5将理论计算的各项性能指标与实验所得波形图相比较,其在误差允许范围内是正确的。
(2)绘制出当ζ=0.25, n ω分别取1,2,4,6时单位阶跃响应曲线,分析参数n ω对系统的影响。
实验结果:当ζ=0.25,n ω取不同值时,其对应的程序代码为:num1=[0 0 1]; den1=[1 0.5 1];t=0:0.1:10; step(num1,den1,t);grid; hold ontext(3.1,1.4,'wn=1')num2=[0 0 4]; den2=[1 1 4]; )()(lim 1)()(11lim 00s H s G A s A s H s G s e s s ss →→+=⋅+⋅=step(num2,den2,t); hold ontext(1.7,1.4,'wn=2')num3=[0 0 16]; den3=[1 2 16];step(num3,den3,t); hold ontext(1.0,1.4,'wn=3')num4=[0 0 36];den4=[1 3 36];step(num4,den4,t); hold ontext(0.1,1.4,'wn=4')其对应的波形图为:实验结果分析:由图可得,n ω取不同值时,波形图所能达到的最大值不变,即n ω不影响系统的超调量,由上可得n ω越大时输出结果震荡的越快,其达到峰值的时间也越短,调节时间也越短,上升时间也越短。
但系统在t 区域无穷大时的稳态误差基本一致。
3.系统的特征方程式为010532234=++++s s s s ,试用三种判稳方式判别该系统的稳定性。
实验结果:判别系统稳定性的方法一相应的程序代码是:roots([2 1 3 5 10])ans =0.7555 + 1.4444i0.7555 - 1.4444i-1.0055 + 0.9331i-1.0055 - 0.9331i通过matlab软件直接对系统闭环特征方程求根,可得系统有两个共轭复根有正实部,即系统存在在虚轴右半部的根,有系统稳定的条件得,系统不稳定。
判别系统稳定性的方法二其对应的程序代码应为:den=[2 1 3 5 10];[r,info]=routh(den)r =2.00003.0000 10.00001.0000 5.0000 0-7.0000 10.0000 06.4286 0 010.0000 0 0info =所判定系统有2 个不稳定根!通过使用matlab上的劳斯判据的程序,可直接得到系统有两个不稳定的根,即这是一个不稳定的系统。
实验结果分析:对比一二可得,其结果相吻合,即系统不稳定。
4.单位负反馈系统的开环模型为)256)(4)(2()(2++++=s s s s K s G 试分别用劳斯稳定判据和赫尔维茨稳定判据判断系统的稳定性,并求出使得闭环系统稳定的K 值范围。