控制系统的频率特性分析

实验六 控制系统的频率特性分析

1.已知系统传递函数为：1

2.01)(+=s s G ，要求： （1） 使用simulink 进行仿真，改变正弦输入信号的频率，用示波器观察输

出信号，记录不同频率下输出信号与输入信号的幅值比和相位差，即

可得到系统的幅相频率特性。

F=10时

输入： 输出：

F=50时

输入：输出：

（2）使用Matlab函数bode（）绘制系统的对数频率特性曲线（即bode图）。

提示：a）函数bode（）用来绘制系统的bode图，调用格式为：

bode（sys）

其中sys为系统开环传递函数模型。

参考程序：

s=tf(‘s’)； %用符号表示法表示s

G=1/(0.2*s+1)； %定义系统开环传递函数

bode(G) %绘制系统开环对数频率特性曲线（bode图）

实验七连续系统串联校正

一．实验目的

1.加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。

2. 对给定系统进行串联校正设计，并通过matlab实验检验设计的正确性。二．实验内容

1．串联超前校正

系统设计要求见课本例题6-3，要求设计合理的超前校正环节，并完成以下内容用matlab画出系统校正前后的阶跃相应，并记录系统校正前后的超调量及调节时间

num=10;

1）figure(1)

2）hold on

3）figure(1)

4）den1=[1 1 0];

5）Gs1=tf(num,den1);

6）G1=feedback(Gs1,1,-1);

7）Step(G1)

8）

9）k=10;

10）figure(2)

11）GO=tf([10],[1,1,0]);

12）Gc=tf([0.456,1],[1,00114]); 13）G=series(G0,Gc);

14）G1=feedback(G,1);

15）step(G1);grid

2）使用Matlab函数bode（）绘制系统的对数频率特性曲线，记录系统校正前后的幅值裕度和相角裕度。

k=1/0.1;

G0=zpk([],[0 -1],k);

[h0,r,wx,wc]=margin(G0);

wm=4.4;

L=bode(G0,wm);

Lwc=20*log10(L);

a=10^(-0.1*Lwc);

T=1/(wm*sqrt(a));

phi=asin((a-1)/(a+1));

Gc=(1/a)*tf([a*T 1],[T 1]);

Gc=a*Gc;

G=Gc*G0;

bode(G,'r',G0,'b--');grid;

[h,r,wx,wc]=margin(G)

2．串联滞后校正

系统设计要求见课本例题6-4，要求按题目要求设计合理的滞后校正环节，并完

成以下内容

1）用matlab画出系统校正前后的阶跃相应，并记录系统校正前后的超调量及调节时间

2）使用Matlab函数bode（）绘制系统的对数频率特性曲线，记录系统校正前后的幅值裕度和相角裕度。

num=30; num=30;

den=conv([1 0],conv([0.1 1],[0.2 1])); den=conv([1 0],conv([0.1 1],[0.2 1]));

Gc=tf(num,den); G1=tf(num,den);

G1=feedback(Gc,1);

Gd=tf([3.7,1],[41,1]); Gd=tf([3.7,1],[41,1]);

Ge=tf(num,den); Ge=tf(num,den);

Gs=series(Gd,Ge); G2=series(Gd,Ge);

G2=feedback(Gs,1);

subplot(2,1,1);step(G1);grid;

subplot(1,2,1);bode(G1);grid;

subplot(2,1,2);step(G2);grid;

subplot(1,2,2);bode(G2);grid;

3．串联超前—滞后校正

系统设计要求见课本例，要求设计合理的超前—滞后校正环节，并完成以下内容

1）用matlab画出系统校正前后的阶跃相应，并记录系统校正前后的超调量及调节时间

2）使用Matlab函数bode（）绘制系统的对数频率特性曲线，记录系统校正前后的幅值裕度和相角裕度。

num=180; num=180;

den=conv([1 0],conv([1/6 1],[0.5 1])); den=conv([1 0],conv([1/6 1],[0.5 1]));

Gc=tf(num,den); G1=tf(num,den);

G1=feedback(Gc,1);

num1=conv([1.28 1],[0.5 1]); num1=conv([1.28 1],[0.5 1]);

den1=conv([64 1],[0.01 1]); den1=conv([64 1],[0.01 1]);

Gd=tf(num1,den1); Gd=tf(num1,den1);

Ge=tf(num,conv([1 0],[0.167 1])); Ge=tf(num,conv([1 0],[0.167 1])); Gs=series(Gd,Ge); G2=series(Gd,Ge);

G2=feedback(Gs,1);

subplot(2,1,1);step(G1);grid; subplot(1,2,1);bode(G1);grid; subplot(2,1,2);step(G2);grid; subplot(1,2,2);bode(G2);grid;

三．实验结果