自动控制MATLAB仿真作业

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(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。

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。

自动控制控大作业

SHANGHAI UNIVERSITY课程项目MATLAB的模拟仿真实验专业课：自动控制原理学院机自学院专业（大类）电气工程及其自动化姓名学号分工：蒋景超负责MATLAB仿真部分顾玮负责分析结论其它共同讨论二阶系统性能改善一、要求（1）比例-微分控制与测速反馈控制的传递函数求解（2）性能分析与对比（3）举出具体实例，结合matlab分析二、原理在改善二阶系统性能的方法中，比例-微分控制和测速反馈控制是两种常用的方法。

（1）比例-微分控制：比例-微分控制是一种早期控制，可在出现位置误差前，提前产生修正作用，从而达到改善系统性能的目的。

图1 比例微分控制系统（2）测速反馈控制：测速反馈控制是通过将输出的速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，其效果与比例微分-控制相似，可以增大系统阻尼，改善系统性能。

图2测速反馈控制系统(3)经典二阶控制系统图3经典二阶控制系统三、实例分析1、标准传递函数 )2()(G 2n n s s s ζωω+= 22)2()(nn n s s s ωζωω++=Φ 00.2n =ω 15.0=ζMATLAB 代码：num=[4];den=[1,0.6,4];G=tf(num,den);t=0:0.1:10;step(G ,t);图4标准传递函数仿真2、比例微分控制系统与经典二阶系统比较22)2()1()(n n d n d s s s T s ωωζω+++=Φ 2n d d T ωζζ+= 设置d T =0.15 d ξ=0.30 00.2=n ω ξ=0.15MATLAB 代码：num1=[4];num2=[0.6 4];den1=[1 0.6 4];den2=[1 1.20 4];[y1,x,t]=step(num1,den1,t);[y2,x,t]=step(num2,den2,t);plot(t,y1,t,y2)grid ;xl abel('t');yl abel('h(t)')t=0:0.1:30;图5比例微分控制系统与经典二阶系统比较仿真3、测速反馈控制系统与经典控制二阶系统比较22)2()(nn d n s s s ωωζω++=Φ 2n d τωζζ+= τ=0.50 d ξ=0.65 00.2=n ω ξ=0.15MATLAB 代码：num1=[4];num2=[4];den1=[1,0.60,4];den2=[1,2.60,4];[y1,x,t]=step(num1,den1,t);[y2,x,t]=step(num2,den2,t);plot(t,y1,t,y2)grid ;xlabel('t');ylabel('h(t)')t=0:0.1:30;图6测速反馈控制系统与经典控制二阶系统比较四、分析与结论1、经典二阶控制系统%σ=62% 选取误差带△=0.05时调节时间s t =11.67s2、比例微分控制系统%σ= 37% 选取误差带△=0.05时调节时间s t =5.83s分析：通过比较系统改善前与改善后性能指标的变化和系统在单位阶跃响应下仿真曲线的对比可以得出，比例微分控制能够使系统振荡减小，同时超调量减小，改善系统的稳定性。

MATLAB控制系统各种仿真例题(包括simulink解法)

一、控制系统的模型与转换1．请将下面的传递函数模型输入到matlab 环境。

]52)1)[(2(24)(32233++++++=s s s s s s s G )99.02.0)(1(568.0)(22+--+=z z z z z H ，T=0.1s >> s=tf('s');G=(s^3+4*s+2)/(s^3*(s^2+2)*((s^2+1)^3+2*s+5));GTransfer function:s^3 + 4 s + 2------------------------------------------------------s^11 + 5 s^9 + 9 s^7 + 2 s^6 + 12 s^5 + 4 s^4 + 12 s^3>> num=[1 0 0.56];den=conv([1 -1],[1 -0.2 0.99]);H=tf(num,den,'Ts',0.1)Transfer function:z^2 + 0.56-----------------------------z^3 - 1.2 z^2 + 1.19 z - 0.992．请将下面的零极点模型输入到matlab 环境。

请求出上述模型的零极点，并绘制其位置。

)1)(6)(5()1)(1(8)(22+++-+++=s s s s j s j s s G )2.8()6.2)(2.3()(1511-++=----z z z z z H ，T=0.05s>>z=[-1-j -1+j];p=[0 0 -5 -6 -j j];G=zpk(z,p,8)Zero/pole/gain:8 (s^2 + 2s + 2)--------------------------s^2 (s+5) (s+6) (s^2 + 1)>>pzmap(G)>> z=[0 0 0 0 0 -1/3.2 -1/2.6];p=[1/8.2];H=zpk(z,p,1,'Ts',0.05)Zero/pole/gain:z^5 (z+0.3125) (z+0.3846)-------------------------(z-0.122)Sampling time: 0.05>>pzmap （H ）num=[0,7.1570,-6.4875 ];den=[1,-2.2326,1.7641,-0.4966];sysd=tf(num,den,0.05,'variable','z^-1')Transfer function:7.157 z^-1 - 6.487 z^-2-----------------------------------------1 - 2.233 z^-1 + 1.764 z^-2 - 0.4966 z^-3Sampling time: 0.05二、线性系统分析1. 请分析下面传递函数模型的稳定性。

MATLAB与控制系统仿真练习题(含图)及答案

MATLAB 与控制系统仿真练习题（含图）1、已知函数x x e x f x sin cos )(-=，作出函数的大致图像。

>> syms x>> y=exp(x)*cos(x)-sin(x); >> ezplot(y)2、求下列极限：（1）30sin lim xx x x -→ >> syms x>> y=(x-sin(x))/(x^3);>> limit(y,x,0)ans =1/6(2) xx x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞→11lim >> y=(1+1/x)^x;>> limit(y,x,inf)ans =exp(1)3、求下列函数的导数：(1)x e y x sin =>> syms x>> y=exp(x)*sin(x);>> diff(y,x)ans =exp(x)*sin(x)+exp(x)*cos(x)(2) x e x x y 22sin +=>> syms x>> y=sin(x)+x^2*exp(2*x);>> diff(y,x)ans =cos(x)+2*x*exp(2*x)+2*x^2*exp(2*x)4、求.)1(532⎰-dx x x 和.sin ⎰xdx e x（1）.)1(532⎰-dx x xsyms x>> int(x^2*(1-x^3)^5)ans =-1/18*x^18+1/3*x^15-5/6*x^12+10/9*x^9-5/6*x^6+1/3*x^3（2）.sin ⎰xdx e x>> int(exp(x)*sin(x))ans =-1/2*exp(x)*cos(x)+1/2*exp(x)*sin(x)5、求.)(102⎰-dx x x 和.1102⎰-dx x x (1) .)(102⎰-dx x x>> syms x>> int(x-x^2,0,1)ans =1/6(2) .1102⎰-dx x x>> syms x>> int(x*(1-x^2)^0.5,0,1)ans =1/36、已知二元函数),(cos )sin(2xy xy z +=试求y x z x z y z x z ∂∂∂∂∂∂∂∂∂222,,,。

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。

广东工业大学《自动控制原理》MATLAB仿真实验指导书

自动控制原理MATLAB仿真实验指导书李明编写广东工业大学自动化学院自动控制系二〇一四年九月实验项目名称：实验一线性系统的时域响应实验项目性质：MATLAB仿真实验所属课程名称：自动控制原理实验计划学时：2学时一、实验目的1.熟悉控制系统MATLAB仿真的实验环境。

2.掌握使用MATLAB进行系统时域分析的方法，研究一阶系统和二阶系统的时域响应特性。

二、实验环境装有MATLAB6.5或以上版本的PC机一台。

三、实验内容和要求1.了解和掌握MATLAB中传递函数表达式及输出时域函数表达式。

2.利用MATALB观察和分析一阶系统的阶跃响应曲线，了解一阶系统的参数：时间常数对一阶系统动态特性的影响。

3.掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法；研究二阶系统运动规律。

研究其重要参数：阻尼比对系统动态特性的影响，分析与超调量%、过渡过程时t的关系。

间s四、实验方法1.MATLAB中建立传递函数模型的相关函数(1)有理分式降幂排列形式: tf()(2)零极点增益模型: zpk()(3)传递函数的连接方式: series(), parallel(), feedback()2.MATLAB中分析系统稳定性的相关函数(1)利用pzmap()绘制连续系统的零极点图；(2)利用roots()求分母多项式的根来确定系统的极点3.MATLAB中分析线性系统的时域响应的相关函数(1)生成特定的激励信号的函数gensig( )(2) LTI 模型任意输入的响应函数lsim( ) (3) LTI 模型的单位冲激响应函数impulse( ) (4) LTI 模型的阶跃响应函数step( )五、实验步骤1. 线性系统的稳定性分析(1) 若线性系统的闭环传递函数为225()425G s ss，试绘制其零极点分布图，并据此判断系统的稳定性。

(2) 若线性系统的闭环传递函数为229(0.21)()( 1.29)s s G s s s s ，求出该闭环传递函数的所有极点，并据此判断系统的稳定性。

基于MATLAB的自动控制仿真实验平台设计研究

基于MATLAB的自动控制仿真实验平台设计研究MATLAB是一种非常流行的科学计算软件，已经成为自动控制领域中用于仿真和分析的最重要的工具之一。

在本文中，我们将研究如何使用MATLAB来设计和开发一个自动控制仿真实验平台，该平台将允许用户对各种控制系统进行试验、观察和分析。

设计思路与步骤1. 界面设计首先，我们将设计一个易于使用和良好可读的用户界面，以方便用户进行实验。

该界面应该包含各种控件，如电子表、滑动条、按钮、图表和图像，以显示和控制实验进展。

MATLAB 提供了丰富的工具箱，可以快速简便地构建GUI界面。

2. 系统模型接下来，我们将建立一个控制系统的数学模型。

这个数学模型应该能够准确地描述控制系统的行为和响应。

在这一步，我们需要利用MATLAB的线性系统自动建模工具箱，根据已知的系统参数，自动生成系统转移函数或状态空间表达式。

我们还可以在MATLAB中使用自定义函数来生成系统模型，支持多种建模方式。

3. 控制策略设计一旦得到了模型，下一步是选择并设计一种合适的控制策略，以满足用户想要实现的特定目标。

常见的控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。

通过MATLAB的控制工具箱，我们可以方便地分析不同的控制策略，并比较它们的性能。

在这一步中，需要将设计好的控制器与先前得到的系统模型建立联系，以生成仿真结果。

4. 实验模拟一旦建立了模型和控制策略，我们将利用MATLAB来模拟实验。

这个过程包括定制各种仿真参数，如仿真时程、初始状态条件、输入信号和滤波器规格。

我们还可以跑动仿真多次，以评估各种参数对实验结果产生的影响。

5. 结果呈现最后，我们将利用MATLAB的可视化工具箱让用户对仿真结果进行呈现和分析，将得到的实验数据图表化呈现，减塑上多个特征量如响应时间、超调量、相关度、误差等，以评估控制系统的性能。

设计成果基于MATLAB的自动控制仿真实验平台，使用了一组重要的MATLAB工具，可以加快和简化控制系统设计和仿真的过程，将有助于用户更好地理解控制系统的行为和优化控制系统设计。

自控仿真作业

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告院系：电信学院班级：自动化3班姓名： zh学号： ********时间：2015 年 12 月 31 日电气工程与信息工程学院第三章线性系统的时域分析法3-5设单位反馈系统的开环传递函数为)6.0(14.0)(++=s s s s G 。

试求：1）系统在单位阶跃输入下的动态性能。

2）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。

解：画SIMULINK 图：没有忽略闭环零点和忽略闭环零点的对比系统接线图曲线和表格：没有忽略闭环零点忽略闭环零点由图像可以算出：Ts δ % Tp 没有忽略闭环零点7.74s18%3.63s忽略闭环零点8.08s 16.3% 3.16s分析与结论：从系统曲线图中可以看见当没有忽略闭环零点时，调节速度快但是超调量大。

从系统曲线图中可以看见忽略闭环零点时，调节速度慢但是超调量小。

我们可以用程序做的图中可以直接读出数据（如：调节时间、超调量）。

但是，SIMULINK做的图中是不可以直接读出，只能看到它的大致走向。

3-9设控制系统如图所示，要求：取τ1=0，τ2=0.1，计算测速反馈校正系统的超调量、调节时间和速度误差；取τ1=0.1，τ2=0，计算比例-微分校正系统的超调量、调节时间和速度误差。

解：画SIMULINK图：τ1=0，τ2=0.1τ1=0.1，τ2=0不加比例微分和微分反馈和以上环节进行比较曲线和表格：1234567891000.20.40.60.811.21.41.6t1=0,t2=0t1=0.1,t2=0t1=0,t2=0.1系统 TsTp 峰值 δ %原函数 7.32 1.01 1.6 60.5 测速反馈3.541.051.3535.1比例微分 3.44 0.94 1.37 37.1分析与结论：总结：测速反馈控制与比例-微分控制都可以改善二阶系统的动态特性，但是他们也有各自的特点。

比例-微分控制对系统的开环增益和自然频率均无影响，测速反馈控制虽然不影响自然频率，但是会降低开环增益。

自动控制MATLAB仿真作业

XXXXXXX 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：姓名：学号：时间：20 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（2013）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MA TLAB 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MA TLAB 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P136.3-5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P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制器的作用；∙ 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，试采用微分反馈使系统性能满足%5%,σ<3250,510s ss t ms d -≤<⨯等设计指标。

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MA TLAB 绘制教材P181.4-5-(3）；∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18，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。

∙ 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，试采用PD 控制使系统的性能满足给定的设计指标ms t s 150%,5%<<σ。

5）第七章线性离散系统的分析与校正∙ 利用MA TLAB 完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。

自动控制原理课程设计MATLAB仿真

目录概述 (1)一、实验目的 (1)二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能 (1)三、控制系统仿真时常用的方法和指令 (2)1、控制系统仿真时常用的方法 (2)a、数学仿真 (2)b、半物理仿真 (2)c、全物理仿真 (2)2、控制系统仿真时常用的指令 (2)1)、Bode图 (2)①、绘制Bode图 (2)②、系统的增益裕度和相角裕度 (2)2）、Nichols图 (3)3）、Nyquist图 (3)4）、一般频率响应图 (3)5）、频率响应的奇异值图 (3)6）、绘制根轨迹 (4)四、实验内容 (4)五、心得体会 (22)六、参考文献 (22)概述MATLAB 是一种直观、高效的计算机语言，同时也是一个科学计算平台。

它的伴随工具Simulink 是用来对真实世界的动力学系统建模、模拟仿真和分析的软件。

我们可将综合性和设计性实验项目通过MATLAB 在计算机上仿真，使系统的观察实验的动态过程。

目前，MATLAB 已经成为我们当代大学生必须掌握的基本技能，在设计研究单位和工业部门，MATLAB 已经成为研究和解决各种具体工程问题的一种标准软件。

在完成了验证性、综合性和设计性实验后，课程设计必不可少。

课程设计是工科实践教学的一个重要的环节，目的是培养我们综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法和能力,实现由知识向技能的初步化。

所以课程设计是培养我们思维创造能力最有效的途径。

一、实验目的1、培养理论联系实际的科学态度，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力。

2、掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种（矫正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析方法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。

3、学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统的仿真与调试。

4、锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力。

二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国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。

基于MATLAB的自动控制系统仿真毕业设计

基于MATLAB的自动控制系统仿真毕业设计自动控制系统是一种可以自动调节和控制系统运行的系统。

对于自动控制系统的设计和优化，仿真是一种非常重要的方法。

基于MATLAB的自动控制系统仿真毕业设计可以帮助学生深入理解自动控制系统的原理和应用，并进行实际应用的实验和研究。

在毕业设计中，学生可以选择一个具体的自动控制系统，例如温度控制系统、位置控制系统、速度控制系统等。

然后，根据该系统的特点和要求，使用MATLAB软件进行仿真分析。

首先，学生可以利用MATLAB编写控制系统的数学模型。

通过了解和运用控制系统的原理和方法，学生可以将系统的输入信号、输出信号和控制信号之间的关系建立数学模型。

通过数学模型，可以进行系统的仿真分析和优化设计。

接下来，学生可以使用MATLAB的控制系统工具箱进行系统的仿真和分析。

控制系统工具箱提供了各种控制系统设计和分析的函数，如传递函数的建模、闭环系统的建模、系统的稳定性分析、频域分析等。

学生可以利用这些函数进行系统的仿真和分析，了解系统在不同输入和参数条件下的响应和性能。

在仿真过程中，学生可以尝试不同的控制算法和参数，观察系统响应的改变和性能的优劣。

例如，学生可以尝试不同的比例积分微分（PID）控制算法和参数，比较系统的稳定性、超调量和响应速度等指标。

通过不断的尝试和优化，学生可以得到系统的最佳控制算法和参数设定。

此外，学生还可以利用MATLAB的仿真工具进行系统的可视化展示。

通过绘制系统的输入信号、输出信号和控制信号的图形，学生可以直观地观察和分析系统的动态响应。

这样的可视化展示可以帮助学生更好地理解和分析系统的特性和性能。

最后，学生应该进行仿真结果的分析和评估。

通过对仿真结果的分析和评估，学生可以判断系统的性能是否满足设计要求，并提出改进的建议和方案。

总而言之，基于MATLAB的自动控制系统仿真毕业设计可以帮助学生深入理解自动控制系统的原理和应用，并进行实际应用的实验和研究。

自动控制原理课后MATLAB作业

第二章：代码：nsum=[1,3,2];den=[1,5,7,3];G=tf(sum,den)结果：9-2-2根据题意要求，分别将前项通路的放大系数改为K=3，K=10，观察系统是否稳定当K=3时当K=10时示波器显示结果由显示结果可得，当前项通路的放大系数K<6时，系统稳定当前项通路的放大系数K>6时，系统不稳定，且带有饱和非线性的实际系统输出等幅震荡第三章1. 闭环传递函数为（1）求系统的零点、极点和增益，并绘制零极点图（提示：tf, pzmap 函数）；（2）判断系统稳定性。

代码： >>num=[3,2,5,4,6]; den=[1,3,4,2,7,2]; G=tf(num,den); G1=zpk(G); Z=tzero(G) P=G1.P{1} Z显示结果2s 72436s 4523)(2345234+++++++++=Φs s s s s s s s绘制零极点图代码：num=[3,2,5,4,6];den=[1,3,4,2,7,2];Pzmap(num,den)由零极点图可知，系统有两个正实部极点，系统不稳定。

已知两个系统的闭环传递函数分别是绘制它们的单位阶跃响应曲线（提示：tf, step, legend 函数）。

代码：num1=[2,3,4]; den1=[1,5,10,4]; num2=[2,3]; den2=[1,2,1];sys1=tf(num1,den1); sys2=tf(num2,den2); step(sys1,sys2) 图像如下：9-3-11s 23s 2)(,4s 1054s 32)(222321+++=Φ+++++=Φs s s s s s9-3-3 框图由仿真结果可得，当t=10s时，e ss（10）=2.28第五章9-5-19-5-29-5-39-5-44.5.①②两次负穿越，不稳定第七章9-7-1示波器显示结果：示波器显示结果：示波器显示结果：。

自控实验-自动控制系统的MATLAB仿真分析

实验名称：自动控制系统的MATLAB仿真分析一、实验目的1.熟悉MATLAB在自动控制系统仿真中的应用；2.对自动控制系统进行仿真研究；3.掌握用MATLAB绘制自动控制系统根轨迹及对数频率特性的方法，掌握根据系统根轨迹及对数频率特性分析自动控制系统性能的方法。

二、实验设备1.计算机2.MATLAB软件三、实验内容1.用MATLAB提供的Simulink仿真软件工具对实验一中的各个典型环节及二阶系统进行阶跃响应仿真研究，将仿真获得的阶跃响应结果与模拟电路获得的阶跃响应结果进行比较。

（1）比例环节传递函数为200 ()51 G s=建立仿真模型，得到的输出结果如图所示：（2）积分环节传递函数为9.8 ()G ss=建立仿真模型，得到的输出结果如图所示：（3）一阶惯性环节传递函数为3.9 ()0.21G ss=+建立仿真模型，得到的输出结果如图所示：（4）比例积分环节传递函数为0.39781 ()0.102sG ss+=建立仿真模型，得到的输出结果如图所示：（5）比例微分环节传递函数为10 ()220s G ss=++建立仿真模型，得到的输出结果如图所示：（6）比例微分积分环节传递函数为51050 ()220sG ss s+=+++建立仿真模型，得到的输出结果如图所示：（7）二阶系统的阶跃响应 ①0.325K ξ==传递函数为2()250()10250C s R s s s =++ 建立的仿真模型与阶跃响应仿真波形如下图所示：②0.510K ξ==传递函数为2()100()10100C s R s s s =++ 建立的仿真模型与阶跃响应仿真波形如下图所示：③0.75K ξ==传递函数为2()50()1050C s R s s s =++ 建立的仿真模型与阶跃响应仿真波形如下图所示：2. 单位负反馈系统的开环传递函数为：(1)()()(21)k s G s H s s s +=+仿真绘制K 从0~∞变化时的根轨迹，分析系统的稳定性。

自动控制原理Matlab仿真实验实验

源程序： numg=[1];deng=[500,0,0]; numc=[1,1];denc=[1,2]; [num1,den1]=series(numg,deng,numc,denc); [num,den]=cloop(num,den,-1); printsys(num,den) 运行结果： num/den = s + 1 ---------------------------500 s^3 + 1000 s^2 + 4 s + 4 3、传递函数零、极点的求取在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果
示波器显示仿真结果：
(2)G2(s)= 1+1/2s Simulink 图形:
示波器显示仿真结果：
实验三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、实验内容 (一) 稳定性 1、系统传函为 G(s) =
4
源程序： roots([1 7 3 5 2]) 运行结果： ans = - 6.6553 0.0327 + 0.8555i 0.0327 - 0.8555i - 0.4100 结论：特征方程根具有正实部，因而系统是不稳定的（二）阶跃响应 1. 二阶系统 G (s ) =
10 s + 2 s + 10
示波器显示仿真结果如下：
②惯性环节 G1(s)=1/s+1 和 G2(s)=1/0.5s+1。 Simulink 图形：
示波器显示仿真结果如下：
③积分环节 G1(s)=1/s。
Simulink 图形：
示波器显示仿真结果如下：
④微分环节 G1(s)= s。 Simulink 图形:

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。

基于MATLAB的自动控制系统仿真毕业设计

基于MATLAB的自动控制系统仿真毕业设计自动控制系统仿真在工程领域中具有重要的应用价值，可以帮助工程师更好地理解和设计控制系统。

本文将介绍基于MATLAB的自动控制系统仿真的毕业设计。

首先，我们需要明确自动控制系统仿真的概念。

自动控制系统是一种将感知、决策和执行相结合的控制系统，可以通过传感器感知环境中的信息，通过决策模块进行决策，并通过执行器执行决策。

自动控制系统仿真的目的是通过计算机模拟、分析和验证控制系统的性能和稳定性。

在进行自动控制系统仿真时，MATLAB是一种非常强大的工具。

MATLAB拥有丰富的控制系统工具箱，可以用于建立各种控制系统的传递函数、状态空间模型和频域模型。

此外，MATLAB还提供了用于设计各种控制器的函数和工具。

本毕业设计的目标是通过MATLAB建立一个自动控制系统仿真模型，并进行性能和稳定性分析。

具体来说，可以选择一个已知的控制系统模型，如电机控制系统、水位控制系统等，然后在MATLAB中建立该控制系统的数学模型。

建立模型之后，可以使用MATLAB提供的控制系统工具箱进行性能和稳定性分析。

可以进行步跃响应、阶跃响应、频率响应等分析，以评估控制系统的性能。

此外，还可以使用MATLAB进行控制器设计和优化，以改进控制系统的性能。

除了性能和稳定性分析，本毕业设计还可以考虑其他方面的问题。

例如，可以通过MATLAB进行故障诊断和故障检测，以提高控制系统的可靠性。

此外，还可以使用MATLAB进行系统优化和参数优化，以实现更好的控制效果。

在完成自动控制系统仿真后，还可以将仿真结果与实际系统进行对比，以验证仿真的准确性和可靠性。

可以将仿真结果与实际系统的实际测量结果进行比较，以评估仿真模型的准确性和可信度。

总之，基于MATLAB的自动控制系统仿真是一个具有挑战性和实用性的毕业设计。

通过使用MATLAB，可以建立自动控制系统的数学模型，并进行性能和稳定性分析。

此外，还可以进行其他方面的问题研究，如故障诊断、系统优化等。