控制系统设计与仿真实验报告.docx
控制系统仿真实验一
实验报告（一）一、问题回顾飞机跟踪问题，如图所示：(1) 问题描述。
设有一架飞机追踪一敌机，为保证在射程内能进行攻击，所以飞机在跟踪时，需不断改变方向以保持机头始终指向目标。
设两机离10km 以下时，飞机可以攻击，但是限定必须在12min 之内完成追踪任务，否则就认为追踪失败。
假设：① 两机始终航行在同一水平面。
② 敌机航线已知，(XB(t)，YB(t))。
③ 飞机等速飞行，VF ＝20km/min 。
每分钟改变一次航向，在1min 内保持不变。
④ 飞机初始位置，YF(0)＝50，XF(0)＝0。
问，飞机应按什么航线飞行？何时完成追踪任务?(2) 建立数学模型。
飞机位置7式中θ为任一t 时刻两机间连线与水平线倾角。
(3) 仿真框图及程序。
需要1min 计算一次飞机的位置和两机之间的距离，判断是否已在12min 内达到追踪距离以内。
仿真程序可用任何一种语言实现。
F F F F F F (1)()cos (1)()sin X t X t V Y t Y t V θθ+=+⎧⎨+=+⎩B F B Fsin ()cos ()Y Y D t X X D t θθ-⎧=⎪⎪⎨-⎪=⎪⎩22B F B F ()[()()][()()]D t Y t Y t X t X t =-+-二、实验程序clc;disp('假设敌机初始坐标为（80，0）') %假设敌机初始坐标为（80，0）v1=input('输入敌机速度(大约在0-20之间):');v=20;t=1;x=[];y=[];x1=[];d=[];b=1;x(1)=0;y(1)=50;x1(1)=80;d(1)=sqrt(y(1)^2+(x(1)-x1(1))^2);while d(t)>10;%更新坐标x(t+1)=x(t)+v*(x1(t)-x(t))/d(t);y(t+1)=y(t)-v*y(t)/d(t);x1(t+1)=x1(t)+v1;d(t+1)=sqrt(y(t)^2+(x(t)-x1(t))^2);if t>=12b=0;break;endt=t+1;endif b==0disp('追踪失败'),close;else%绘制轨迹plot(x,y,'ro');hold on;plot(x1,[0],'bo')End实验结果假设敌机初始坐标为（80，0）输入敌机速度(大约在0-20之间):5>>。
控制系统仿真综合实验报告
图 2-1
校正前系统阶跃响应曲线
可以看出原系统的响应速度非常慢， 所以要通过校正来改善系统的动态性能， 可以采用串联超前校正。 原系统为Ⅰ型系统，容易求出系统的速度误差系数为
K lim
s 0
s 400 2 s ( s 30 s 200)
2
根据实验要求速度误差系数为 10 ，那么 KV 10 / 2 5 ，此时系统的开环 传函为： G s
5 400 ，用 MATLAB 计算得相角裕量为 32.6°，由于采 s s 30 s 200
2
用串联超前校正能够增大系统的相角裕量，所以综合考虑，采用串联超前校正。 2. 经过第一步的分析，采用串联校正，可以计算出串联校正装置传递函数为 5 (1 0.12 s ) ，因此校正后的开环传递函数为： 1 0.048s
K Ess Overshoot(%) Ts(s) 5 0.2857 34.6099 4.7766
表1
8 0.20000 43.5125 5.6730
9 0.1818 45.7812 5.5325
12 0.1429 51.6704 5.7655
不同 K 值下系统响应的参数
（四）实验结果与分析 从理论上分析，系统的传递函数为 G s
ulxxlgxx?????????????????????????????????????????????????????????????????4301004300100000000010????uxxxy????????????????????????????????????0001000001???实际系统摆杆转动轴心到杆质心的长度为l025m则系统的状态方程为
（二）实验要求 1. 使用 Matlab 进行仿真； 2. 分析不同 K 值的情况下，系统的单位阶跃响应曲线，并绘图进行比较； 3. 列表对系统响应各性能进行比较，并确定你认为合适的参数值。 （三）实验内容及步骤 1.运行 MATLAB,进行仿真实验。
控制系统仿真实验报告Word版
控制系统仿真实验报告班级：测控1402班姓名：王玮学号：14050402072018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=[1.2,1.4]';u=0.55; 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=0.2;u=0.5;Qd=0.15;A=2;a1=0.20412;a2=0.21129;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=0.45;h=1; U=0.5;h=1;U=0.55;h=1;2 步长h对仿真结果的影响:U=0.5;h=5; U=0.5;h=20;U=0.5;h=39 U=0.5;h=50由以上结果知,仿真步长越大,仿真结果越不稳定。
过程控制系统仿真实习报告
过程控制系统仿真实习报告一、实习目的与要求本次实习旨在通过使用MATLAB/Simulink仿真工具，对过程控制系统进行仿真研究，加深对控制理论的理解，提高控制系统设计和分析的能力。
实习要求如下：1. 熟练掌握MATLAB/Simulink的基本操作和仿真功能。
2. 了解过程控制系统的原理和常见控制策略。
3. 能够运用MATLAB/Simulink对过程控制系统进行建模、仿真和分析。
二、实习内容与过程1. 实习准备在实习开始前，先对MATLAB/Simulink进行学习和了解，掌握其基本的使用方法和功能。
同时，对过程控制系统的原理和常见控制策略进行复习，为实习做好充分的准备。
2. 实习过程(1) 第一个仿真项目：水箱液位控制系统在这个项目中，我们首先建立水箱液位的数学模型，然后根据该模型在Simulink中搭建仿真模型。
我们分别设计了单容、双容和三容水箱的液位控制系统，并分析了控制器参数对系统过渡过程的影响。
通过调整控制器参数，我们可以得到满意的控制效果。
(2) 第二个仿真项目：换热器温度控制系统在这个项目中，我们以换热器温度控制系统为研究对象，根据自动控制系统的原理，利用降阶法确定对象的传递函数。
在Simulink中，我们搭建了单回路、串级和前馈-反馈控制系统模型，并采用常规PID、实际PID和Smith预测器对系统进行仿真。
通过对比不同控制策略的仿真曲线，我们分析了各种控制策略的优缺点。
(3) 第三个仿真项目：基于模糊PID的控制系统在这个项目中，我们以工业锅炉燃烧过程控制系统为研究对象，利用模糊PID控制器优化锅炉燃烧过程控制系统的主要三个子系统：蒸汽压力控制系统、炉膛负压控制系统、燃料与空气比值系统的被控对象的函数。
通过仿真，我们优化了控制器的参数，使得系统在加入扰动后能够快速恢复稳定的状态。
三、实习收获与体会通过本次实习，我对MATLAB/Simulink仿真工具有了更深入的了解，掌握了其在过程控制系统仿真中的应用。
系统控制实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握系统控制的基本原理和方法。
2. 熟悉最少拍控制系统的分析方法。
3. 了解输入信号对最小拍控制系统的影响及其改进措施。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理最少拍控制系统是一种直接数字设计方法，其目的是使闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态，使系统输出值尽快地跟踪期望值的变化。
其闭环传递函数具有形式：\[ G(s) = \frac{1}{(z-1)^N} \]其中，N是可能情况下的最小正整数。
这一传递形式表明闭环系统的脉冲响应在N个采样周期后变为零，从而意味着系统在N拍之内到达稳态。
三、实验设备1. 硬件环境：- 微型计算机一台，Pentium 4以上各类微机2. 软件平台：- 操作系统：Windows 2000- 仿真软件：MATLAB6.0四、实验内容与步骤1. 计算控制器：- 按照系统要求计算最少拍有纹波控制器。
2. 构造系统结构图模型：- 在Simulink下构造系统结构图模型。
- 取输入信号为单位阶跃信号和单位速度信号。
3. 设计控制器：- 设计控制器，观察输入输出波型，标明参数，打印结果。
4. 观察系统输出波形：- 观察系统输出波形在采样点以外的波形。
五、实验结果与分析1. 单位阶跃输入下的最少拍有纹波控制系统：- 通过仿真，可以得到单位阶跃输入下的最少拍有纹波控制系统的输出波形，如图1-2所示。
- 从图中可以看出，系统在3个采样周期内达到稳态，且稳态误差较小。
2. 单位速度输入下的最少拍有纹波控制系统：- 通过仿真，可以得到单位速度输入下的最少拍有纹波控制系统的输出波形。
- 从图中可以看出，系统在3个采样周期内达到稳态，且稳态误差较小。
3. 输入信号对系统的影响：- 通过改变输入信号，可以观察到输入信号对系统输出波形的影响。
- 例如，当输入信号为单位阶跃信号时，系统输出波形呈现出明显的纹波现象；而当输入信号为单位速度信号时，系统输出波形则较为平滑。
国开形考自动化控制系统仿真实验报告2023最新
国开形考自动化控制系统仿真实验报告2023最新一、引言本实验报告基于国开自动化控制系统仿真实验，旨在分析与评估系统的性能，并提供相应的解决方案。
本实验报告详细介绍了实验目的、实验装置与所用软件、实验步骤、实验结果及讨论，最后给出了实验总结和结论。
二、实验目的本实验的目的是通过对自动化控制系统的仿真实验，加深对自动化控制的理解，并掌握相应的仿真实验技能。
通过实验的过程，研究掌握自动化控制系统的设计与调试方法，进一步提高系统性能。
三、实验装置与所用软件实验装置采用了国开实验室提供的自动化控制系统设备。
主要硬件设备包括传感器、执行器以及控制器等。
所用软件为国开自动化控制系统仿真软件，支持实时仿真与数据采集功能。
四、实验步骤1. 搭建自动化控制系统。
2. 连接传感器和执行器，并配置相应的参数。
3. 使用仿真软件，建立仿真模型。
4. 设计控制算法，并在仿真环境中进行调试。
5. 运行仿真实验，收集数据并记录实验过程。
五、实验结果及讨论根据实验数据和分析结果，系统的控制性能良好，能够实现预期的控制目标。
通过对控制算法的优化和参数调节，系统的响应速度和稳定性得到了进一步提高。
六、实验总结和结论通过本次自动化控制系统仿真实验，我们深入了解了自动化控制的基本原理和方法。
通过实际操作，我们掌握了相关的仿真实验技能，并在实验过程中发现了一些问题并得到了解决。
实验结果表明，通过合理设计和调试，自动化控制系统能够实现预期的控制效果。
七、参考文献以上就是国开形考自动化控制系统仿真实验报告的内容。
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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。
控制仿真实验报告
控制仿真实验报告控制仿真实验报告引言：控制仿真实验是一种通过计算机模拟系统行为，以验证和优化控制算法的方法。
在现代工程领域中，控制仿真实验在设计和开发过程中扮演着重要的角色。
本文将介绍一次控制仿真实验的过程和结果，探讨仿真实验的意义和应用。
1. 实验目标本次控制仿真实验的目标是设计和评估一种PID控制器，用于稳定一个机械臂的运动。
通过仿真实验，我们希望验证该控制器是否能够使机械臂达到预定的位置和速度，并且具有良好的鲁棒性和响应速度。
2. 实验设置在仿真软件中，我们建立了一个包含机械臂、传感器和控制器的模型。
机械臂由多个关节组成，可以在三维空间中进行运动。
传感器用于测量机械臂的位置和速度，并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据传感器的反馈信息和预定的目标，计算出控制信号，控制机械臂的运动。
3. 实验步骤首先，我们根据机械臂的物理参数和运动方程，建立了仿真模型。
然后，我们选择了PID控制器作为控制算法，并根据经验设定了合适的参数。
接下来，我们进行了一系列仿真实验，分别测试了机械臂在不同位置和速度下的控制效果。
在每次实验中，我们记录了机械臂的运动轨迹、控制信号和误差。
4. 实验结果通过对实验数据的分析，我们得到了以下结论：- PID控制器能够使机械臂达到预定的位置和速度，并且具有良好的鲁棒性。
在不同位置和速度的情况下，控制器都能够快速且稳定地将机械臂调整到目标状态。
- 在实验过程中，我们发现控制器的参数对控制效果有着重要的影响。
通过调整PID参数，我们可以改变控制器的响应速度和稳定性。
- 在某些情况下，机械臂可能会出现振荡或超调的现象。
这时，我们可以通过调整PID参数或者采用其他控制算法来改善控制效果。
5. 实验讨论控制仿真实验为我们提供了一个安全、经济且高效的方法，用于验证和优化控制算法。
通过仿真实验，我们可以在实际系统投入运行之前，对控制器的性能进行评估和改进。
同时，仿真实验还能够帮助我们理解系统的动态特性，探索不同控制策略的优缺点。
控制系统设计实验报告
控制系统设计实验报告本实验旨在设计并验证一个基本控制系统，通过对系统的各种参数进行调整，以实现对被控对象的控制。
在本实验中，我们将尝试使用PID控制器来控制一个由电机驱动的转动物体的角度。
通过调整PID控制器的参数，我们将研究不同参数对系统性能的影响，以及如何优化控制系统以实现更精确的控制。
1. 实验设备与原理我们使用的控制系统由以下几个部分组成：电机驱动的转动物体、编码器、PID控制器、电机驱动器以及PC这几个基础模块。
电机驱动的转动物体作为被控对象，编码器用于检测物体的实际角度，PID控制器根据检测到的角度与期望角度之间的误差来调整控制信号，电机驱动器根据PID控制器输出的信号驱动电机进行运动，PC用于设置期望角度、监控系统运行情况以及调整PID控制器的参数。
2. 实验步骤首先，我们需要连接各个模块，确保他们能够正常工作。
然后，在PC上设置期望角度，并将PID控制器初始参数设为0，0，0。
启动系统后，我们可以观察到被控对象的实际角度逐渐接近期望角度。
接下来，我们开始调整PID控制器的参数，首先逐步增大比例系数Kp，观察系统响应速度以及超调量的变化。
然后，我们继续增大积分系数Ki，观察系统的稳定性和静差的变化。
最后，我们调整微分系数Kd，观察系统对干扰的抑制能力。
通过这一系列操作，我们可以找到最佳的PID控制器参数组合，使系统表现出最优的性能。
3. 实验结果与分析经过多次实验，我们得到了一组最佳的PID控制器参数：Kp=1.2，Ki=0.5，Kd=0.1。
使用这组参数，系统能够在较短的时间内将被控对象的实际角度调整到期望角度，且幅度较小的超调量。
同时，系统对干扰的抑制也表现出较好的效果，能够快速回到期望角度。
4. 结论与展望通过本实验，我们成功设计并验证了一个基本的控制系统，并找到了最佳的PID控制器参数组合。
在今后的研究中，我们可以进一步优化控制系统，尝试其他类型的控制器，如模糊控制器、神经网络控制器等，以实现更加精确和高效的控制。
控制系统设计与仿真课设计报告
《控制系统设计与仿真》课程设计报告目录摘要 (1)一、概述 (2)二、设计任务与要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)三、理论设计 (3)3.1 双闭环调速系统总设计 (3)3.2 设计电流调节器 (5)3.2.1.2 确定时间常数 (5)3.2.1.3 选择电流调节器的结构 (5)3.2.1.4 校验近似条件 (5)3.2.1.5 计算调节器电阻和电容 (6)3.3 速度环设计 (6)3.3.1 确定时间常数 (7)3.3.2 选择转速调节器结构 (7)3.2.2.3 检验近似条件 (7)3.2.2.4 计算调节器电阻和电容 (7)3.2.2.5 校核转速超调量 (7)四、系统建模及仿真实验 (8)4.1 MATLAB 仿真软件介绍 (8)4.2 仿真建模及实验 (8)4.2.1 单闭环仿真实验 (8)4.2.2 电流环仿真实验 (10)4.2.3 双闭环仿真实验 (10)4.2.4 反馈回路扰动仿真实验 (14)五、总结 (15)六、体会 (16)参考文献 (17).摘要从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等．给定信号为0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。
采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果。
电流环校正成典型I型系统。
为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能，速度环设计成典型Ⅱ型系统。
根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用MATLAB做了双闭环直流调速系统仿真综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真波形图。
本文还对实际中可能出现的各种干扰信号进行了仿真，另外本文还介绍了实物验证的一些情况。
关键词：MATLAB 直流调速双闭环转速调节器电流调节器干扰一、概述我们都知道，对于调速系统来说，闭环调速比开环调速具有更好的调速性能。
控制系统仿真实验报告
控制系统仿真实验报告(总19页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除昆明理工大学电力工程学院学生实验报告实验课程名控制系统仿真实验称：开课实验室：计算中心2082015 年 6月 16日实验一电路的建模与仿真一、实验目的1、了解KCL 、KVL 原理；2、掌握建立矩阵并编写M 文件；3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ；4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。
二、实验内容电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。
试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。
IVSV 1V 2图1三、列写电路方程（1）用欧姆定律求出电流和电压 （2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压(1) I=Vs/(R1+R2)=2A , V1=I*R1 =6V , V2=I*R2=14V (2) I*R1+I*R2-Vs=0 , V1=I*R1 , V2=I*R2 ,=> I=2A,V1=6V,V2=14V.四、编写M 文件进行电路求解（1）M文件源程序（2）M文件求解结果（1）M文件源程序R1=3;R2=7;Vs=20;I=Vs/(R1+R2)V1=I*R1V2=Vs-V1（2）M文件求解结果I=2V1=6V2=14五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值电流I波形I=2A电压U1波形,U1=6V电压U2波形,U2=14V六、结果比较与分析根据M文件编程输入到matlab中，实验结果与理论计算结果一致。
实验二 数值算法编程实现一、实验目的掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB 完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。
二、实验说明1．给出拉格朗日插值法计算数据表；2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据；3．根据MATLAB 软件特点和算法流程框图，利用MATLAB 软件进行上机编程； 4．调试和完善MATLAB 程序；5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。
控制系统仿真与设计实验报告.doc
控制系统仿真与设计实验报告。
控制系统仿真与设计实验报告姓氏:班级级别:号码:讲师:刘枫7.2.2控制系统的阶跃响应1.实验目的1。
观察学习控制系统的单位阶跃响应；2.记录单位阶跃响应曲线；3.掌握时间的一般方法；二、实验内容1。
二阶系统G(s)=10/(S2·2s 10)键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；记录系统的闭环根、阻尼比和无阻尼振荡频率；记录实际测量的峰值、峰值时间和过渡时间，并与理论值进行比较。
(1)实验步骤如下:num=[10]；den=[1 2 10]；步骤(num，den)；响应曲线如下图所示:(2)再次键入:潮湿(穴)；步骤(num，den)；[y x t]=步(数字，den)；[y，t']实验结果如下:记录实际测量的峰值、峰值时间和过渡时间，并将实际值与理论计算值进行比较。
理论值峰值为 1.34731.2975，峰值时间为1.09281.0649，过渡时间为48362.6352 #，47713.51362二阶系统G(s)=10/(s2 2s 10)的试验程序如下:num 0=[10]；den0=[1 2 10]；步骤(num0，den0)；坚持住。
num 1=[10]；den1=[1 6.32 10]；步骤(num1，den1)；坚持住。
num 2=[10]；den2=[1 12.64 10]；步骤(num2，den2)；响应曲线:(2)修改参数实现wn1=(1/2)wn0和wn1=2wn0响应曲线测试程序: num0=[10]；den0=[1 2 10]；步骤(num0，den0)；坚持住。
num 1=[2.5]；den1=[1 1 2.5]；步骤(num1，den1)；坚持住。
num 2=[40]；den2=[1 4 40]；步骤(num2，den2)；响应曲线如下图所示:3.对后续系统进行阶跃响应，并与原系统的响应曲线进行比较，得出相应的实验分析结果。
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。
控制系统仿真设计实习 报 告
实习报告1.实习名称：直流恒压源2.实习器件：交流电源，桥式整流器，脉冲发生器，PI调节器，放大器，示波器，滤波电路。
3.实习内容：通过桥式整流电路，将输入的交流电压，变成直流电压，中间带有滤波环节。
为了实现恒压的目的，将输出的电压反馈，与给定值进行比较，再经过PI调节，控制脉冲发生器的角度，从而实现恒压的目的。
4.线路: 给定值为80，R1=2000,L1=5E-3时的线路：在给定值为80，R1=2000,L1=5E-3时的△U,scope3的波形：在给定值为80，R1=1500,L1=5E-6时的△U,scope3的波形：给定值为70，R1=2000,L1=5E-3时的线路：在给定值为70，R1=2000,L1=5E-3时的△U, scope3的波形：在给定值为70，R1=1500,L1=5E-6时的△U, scope3的波形：5.参数设置：①输入电源：②脉冲发生器：FREQUENCY :50 PULSE WIDTH:10③增益值：GAIN=3550, GAIN1=-1.④PI控制器：p=1E-6,I=1.⑤阻感值：L=10H.6.分析：通过以上的波形，可以看到，在同一给定值，变负载值的情况下，会对波形的最小值有影响，但是，最终的值还是趋向于一个稳定的输出。
在线路中的PI调节器有着重要的作用,P会对输出波形的幅值有直接的影响，而I则会对整个的响应速度有直接影响。
而整个线路的误差只和反馈回路的系数有关，这和我们在理论中所学的结论是完全一致的。
7.实习总结：本次实习真的可谓收获良多，本来是觉的无从下手，原因有两个：一.对理论上知识理解的不够,概念上不是很清楚,理论与实际结合不到一起.二.对MATLAB根本不熟,对里面的有什么器件,什么功能不是很了解.经过连续三天的摸索,终于有所突破.因为里面的参数需要很多次的尝试,所以每个参数对结果的影响现在也是比较清楚了,对控制过程的了解也有所加深.控制系统仿真设计实习报告xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxXxxx。
控制系统设计与仿真实验报告
电气与自动化工程学院控制系统设计与仿真实验报告姓名：裴加坤专业：自动化专业学号：同组者：汪志华赵昌通宋轶楠（1）了解Matlab的使用环境，掌握基本的Matlab编程语法和语句；（2）了解Simulink的使用环境，掌握Simulink的模块化编程步骤；（3）对所有过程控制系统对象进行分析，分析所有参数的变化情况；控制对象共分为单容和多容对象，其平衡特性分为自衡和非自衡以及滞后等过程，这里主要对单容和多容在自衡和非自衡的条件下进行研究。
单容自衡系统：实验结果：K值的改变只影响系统的最终幅值，而与系统的特性无关。
K值越大，系统的最终稳定值越高。
改变T值：实验结果：可以看出，在相同的阶跃输入作用下，时间常数越大，系统达到稳态所需的时间越长。
单容非自衡系统：实验结果：T值越大，系统上升的速度越慢。
多容自衡系统：实验结果：多容非自衡系统：实验结果：自衡系统最终会达到稳定，T值的不同，系统达到稳定的时间也不同。
非自衡系统不会达到稳定状态。
（4）对单回路控制系统的四个部分进行详细仿真；执行器：由图像可以看出，时间常数较小的执行器对偏差变化的响应速度较快，并且不会产生较大的超调。
被控对象：被控对象参数设定不同，系统响应的曲线也不同。
检测变送：设定检测变送环节的比例系数，由图像可知，系统输出与变送器的比例系数成反比。
（5） 深入理解PID 控制的原理；比例、积分、微分控制简称PID （Propotional-Integrate-Differential ）控制，它是工业生产过程中最常用的控制算法。
PID 控制具有原理简单、适应性强、控制效果好的特点。
理想的模拟式PID 控制算法为（6） ])()(1)([)(0dtt de T dt t e T t e K t u D t I p ++=⎰ 式中Kp ——比例放大系数；Ti ——积分时间常数；Td ——微分时间常数。
理想PID 控制器的传递函数为]11[)(s T sT K s G D I p ++=（7） 掌握PID 三个参数对控制系统性能的影响；P 作用的输出与偏差成比例，称为比例控制作用。
单摆运动控制系统设计与仿真实验报告
单摆运动控制系统设计与仿真实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容：单摆运动控制系统是一个常见的控制系统应用领域，它在诸多科学实验、工程项目和技术研究中都有广泛的应用。
单摆运动控制系统通过控制摆臂的运动，实现对摆臂的稳定性和精确度的控制，从而达到预定位置、速度和加速度的要求。
随着科技的不断发展和进步，单摆运动控制系统的设计和仿真实验成为研究者们关注的焦点。
在过去的几十年中，众多学者和工程师们提出了各种各样的方法和理论，以提高单摆运动控制系统的性能和效果。
这些方法包括但不限于PID控制、自适应控制、模糊控制等等。
它们都在不同的场景中展现了自己的优势和特点，为单摆运动控制系统的设计和仿真实验提供了全新的思路和方法。
本文旨在介绍单摆运动控制系统的设计和仿真实验。
首先，我们将对单摆运动控制系统的相关背景和理论基础进行概述和分析。
接着，我们将详细介绍单摆运动控制系统的设计过程，包括系统结构、控制算法和参数选择等方面。
在设计完成后，我们将进行仿真实验，在不同的工作条件下对系统进行测试和评估，以验证设计的有效性和性能。
最后，我们将总结本文的研究成果，并对未来的研究方向进行展望。
通过本文的研究，我们希望能够为单摆运动控制系统的设计和仿真实验提供实用有效的方法和理论支持，为相关领域的研究者和工程师提供参考和借鉴。
同时，我们也期待通过本文的工作，能够推动单摆运动控制系统设计的进一步发展和应用。
文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本文主要分为三个部分，即引言、正文和结论。
引言部分主要概述了文章内容和研究背景，介绍了单摆运动控制系统设计与仿真实验的目的和重要性。
正文部分包括两个主要内容，即单摆运动控制系统设计和仿真实验。
在单摆运动控制系统设计中，我们将介绍系统的原理和设计方法，并详细描述系统的硬件和软件实现。
在仿真实验中，我们将使用相关仿真软件进行系统的仿真，验证设计的有效性和准确性。
结论部分对本文的主要内容进行总结，回顾了实验的结果和分析，总结了系统的性能和局限性。
控制系统仿真实验报告
控制系统仿真实验报告控制系统仿真实验报告引言控制系统是现代科学技术中的重要组成部分，广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天等领域。
为了验证和优化控制系统的设计方案，仿真实验成为一种重要的手段。
本篇文章将对控制系统仿真实验进行详细的报告和分析。
一、实验目的本次控制系统仿真实验旨在通过模拟真实的控制系统运行环境，验证控制系统的性能和稳定性。
具体目标包括：1. 验证控制系统的闭环性能，包括稳定性、响应速度和误差补偿能力。
2. 评估不同控制策略在系统性能上的差异，比较PID控制、模糊控制等算法的效果。
3. 优化控制系统的设计方案，提高系统的控制精度和鲁棒性。
二、实验装置和方法本次实验采用MATLAB/Simulink软件进行仿真。
通过搭建控制系统的数学模型，并设置不同的控制参数和输入信号，模拟真实的控制环境。
具体步骤如下：1. 建立控制系统的数学模型，包括被控对象、传感器、执行器等部分。
2. 设计不同的控制策略，如PID控制器、模糊控制器等，并设置相应的参数。
3. 设置输入信号，模拟系统的工作条件和外部干扰。
4. 运行仿真实验，记录系统的输出响应、误差曲线和稳定性指标。
5. 分析实验结果，对比不同控制策略的性能差异，优化控制系统的设计方案。
三、实验结果与分析通过多次仿真实验，我们得到了一系列实验结果，并进行了详细的分析。
以下是其中的一些重要发现：1. PID控制器在大部分情况下表现出良好的控制性能，能够实现较快的响应速度和较小的稳态误差。
然而，在某些复杂系统中，PID控制器可能存在过调和震荡的问题。
2. 模糊控制器在处理非线性系统时表现出较好的鲁棒性，能够适应不同工况下的控制要求。
但是，模糊控制器的设计和参数调整相对复杂，需要较多的经验和专业知识。
3. 对于一些特殊的控制系统，如高阶系统和时变系统，需要采用更为复杂的控制策略，如自适应控制、鲁棒控制等。
这些策略能够提高系统的鲁棒性和适应性，但也增加了控制系统的设计和调试难度。
【天大自动化控制系统与仿真课程设计】实验报告
ms=abs(s_1);
zetas=angle(s_1);
tz=(sin(zetas)-kc*mg*sin(zetag-zetas))/(kc*mg*ms*sin(zetag));
tp=(kc*mg*sin(zetas)+sin(zetag+zetas))/(ms*sin(zetag));
fori=1:3
[t,x,y]=sim('PID_Controller',30);
subplot(2,2,2),plot(t,y(:,1));holdon
Ti=Ti+10;
end
xlabel('ʱ¼ät');
ylabel('Һλh');
title('Ti²»Í¬Ê±µÄÊä³öÇúÏß²îÒì');
roots(p);
%ÇóУÕýÆ÷µÄ´«µÝº¯Êý
kc=5;s_1=-3.00 - 4.09i;nk1=2;dk1=conv(conv([1 0],[0.5 1]),[0.1 1]);
ngv=polyval(nk1,s_1);
dgv=polyval(dk1,s_1);
g=ngv/dgv;
zetag=angle(g);
%***********************************************************************
clear
T=19;K=1;Tao=0;Tao2=0;
%Kp²»Í¬Ê±µÄÊä³ö²îÒì
Kp=1;Ti=10;Td=0;
fori=1:3
[t,x,y]=sim('PID_Controller',30);
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控制系统设计与仿真上机实验报告
学院：自动化学院
班级：自动化
姓名：
学号：
一、 第一次上机任务
1、熟悉matlab 软件的运行环境，包括命令窗体，workspace 等，熟悉绘图命令。
2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激下响应的数值解。
2
22
()2n
n n
G s s s ωξωω=++ ，0.5,10n ξω== 3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。
22
2()(2)(1)
n
n n
G s s s Ts ωξωω=
+++，0.5,10n ξω==，5T =
4、 自学OED45指令用法，并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。
程序代码如下：
;曲线如下：
二、 第二次上机任务
1、试用simulink 方法解微分方程，并封装模块，输出为i x 。
得到各
状态变量的时间序列，以及相平面上的吸引子。
1123223
3
1223x x x x x x x x x x x x
αββγ=-+⎧⎪
=-+⎨⎪=-+-⎩ 参数入口为,,αβγ的值以及i x 的初值。
（其中8/3,10,28αβγ===，以及初值分别为1230,0,0.001x x x ===） 提示：1
s
模块输入是输出量的微分。
Simulink :
曲线如下:
2、用simulink搭建PI控制器的控制回路，被控对象传递函数：
1
51
s+
，分别分
析
（1）、比例系数由小到大以及积分时间由小到大对阶跃响应曲线的影响。
（2）、控制器输出有饱和以及反馈有时滞情况下，阶跃响应曲线的变化。
（3）、主控制回路传递函数为：
1
201
s+
，副回路为：
1
51
s+
，主回路采用PI
控制器，副回路采用P控制器，分析控制系统对主回路以及副回路的阶跃扰动的
抑制。
注：PI控制器表达式为
1
()(1)()
i
U s Kp E s
T s
=+，串级控制如图所示。
（1）
（2）
(3)
3.编写S函数模块，实现两路正弦信号的叠加，正弦信号相位差为60度。
还没做出来，正在努力做。
三、 第三次上机任务
1、
利用使能原理构成一个半波整流器，并模拟市电输入下(220v, 50Hz)，
整流器接一一阶惯性环节8
.058
.0)(+=s s G ,惯性环节的输出波形。
2、利用触发子系统构建以零阶保持器，实现对正弦信号的采样，并比较不同采用周期下
的采样波形。
3、若被控对象传递函数为0.2
()(1)G s s s =+,控制器为0.10.11()1T T T T
e z e D z e z e
------=--，试用simulink 搭建一单位反馈控制系统，分析采用周期T 对系统单位阶跃响应
的影响。
4、设一单位反馈控制系统，控制器采用PI 控制，Kp=200,Ki=10, 控制器饱和
非线性宽度为2，受控对象为时变模型，由微分方程给出，如下： 0.25()()sin(26)()()t t y t e y t e t y t u t --+++=
求系统单位阶跃响应，并分析不同Kp 取值对响应曲线的影响。
四、第四次上机任务
1、熟悉控制系统各个模型表示方法的命令以及它们之间的相互转化。
（展开
形式，零极点形式，状态空间形式以及部分分式形式。
）
2、试用至少三种方法，判断一下系统的稳定性::
（1）
32
432
231 ()
521
s s s
G s
s s s s
+++
=
++++
（2）
13
52
X X
⎡⎤=⎢⎥
⎣⎦
解：（1）
（2）
3、试产生一周期为5秒，时长为30秒，最大值为1，最小值为0的三角波；得到如下一阶系统在三角波输入下的时间响应曲线。
1
()21
G s S =+
4、对如下二阶系统做时域分析，得到阻尼比在0~1之间变化的时候，阶跃响应的上升时间，调节时间，峰值时间，超调量以及衰减比（第一个峰值与稳态值之差与第二个峰值与稳态值之差的比）其中5n ω=。
222
()2n
n n
G s s s ωξωω=++
6、已知开环传递函数如下，1）试用根轨迹方法得到其临界稳定增益。
2）若k=10,试用伯德图方法，判断其稳定性。
()()(21)(1)(0.11)
k
G s H s s s s =
+++
7、已知系统开环传递函数如下
2()()(0.51)(0.11)
G s H s S S S =++ 试设计一超前校正环节，使得超调量为20%，调节时间为1s 。
系统单位斜坡稳态响应误差为10%。
并作出校正前后后的系统单位阶跃响应时域曲线加以比较。