12春MATLAB仿真期末大作业

12春MATLAB仿真期末大作业

MATLAB仿真

期末大作业

姓名：班级：学号：指导教师：

2012春期末大作业

题目：设单位负反馈控制系统前向通道传递函数由)()(21s G s G 和串联，其中：

)

1(1)()(21++==s A s G s K

s G A 表示自己学号最后一位数（可以是零），K 为开环增益。要求：

（1）设K=1时，建立控制系统模型，并绘制阶跃响应曲线（用红色虚线，并标注坐标和标题）；求取时域性能指标，包括上升时间、超调量、调节时间、峰值时间；

（2）在第（1）问中，如果是在命令窗口绘制阶跃响应曲线，用in1或者from workspace 模块将命令窗口的阶跃响应数据导入Simulink 模型窗口，用示波器显示阶跃响应曲线；如果是在Simulink 模型窗口绘制阶跃响应曲线，用out1或者to workspace 模块将Simulink 模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线。

（3）用编程法或者rltool 法设计串联超前校正网络，要求系统在单位斜坡输入信号作用时，速度误差系数小于等于0.1rad ，开环系统截止频率s rad c /4.4''≥ω，相角裕度大于等于45度，幅值裕度大于等于10dB 。

C=dcgain(S);

[y,t]=step(S);

plot(t,y);

[Y,k]=max(y);

timetopeak=t(k);

percentovershoot=100*(Y-C)/C;

n=1;

while y(n)

n=n+1;

end

ristime=t(n);

i=length(t);

while(y(i)>0.98*C)&(y(i)<1.02*C)

i=i-1;

end

setllingtime=t(i);

运行程序得到如下结果：

Zero/pole/gain:

5

-------

s (s+1)

C=1（系统终值）

timetopeak=1.4365（峰值时间）

percentovershoot=8.0778（超调量）ristime=0.8978（上升时间）setllingtime=7.5415（调节时间）

（3）建立超前校正子函数如下：function Gc=cqjz_frequency(G,kc,yPm) G=tf(G);

[mag,pha,w]=bode(G*kc);

Mag=20*log10(mag);

[Gm,Pm.Wcg,Wcp]=margin(G*kc);

phi=(yPm-getfield(Pm,'Wcg'))*pi/180;

alpha=(1+sin(phi))/(1-sin(phi));

Mn=-10*log(alpha);

Wcgn=spline(Mag,w,Mn);

T=1/Wcgn/sqrt(alpha);

Tz=alpha*T;

Gc=tf([Tz,1],[T,1]);

主函数如下：

num=1;

den=conv([1,0],conv([0.3,1],[0.1,1]));

G=tf(num,den);

kc=6;yPm=45+6;

Gc=cqjz_frequency(G,kc,yPm);

G=G*kc;

GGc=G*Gc;

Gy_close=feedback(G,1);

Gx_close=feedback(GGc,1);

figure(1);

step(Gx_close,'b');hold on;

step(Gy_close,'r');grid

gtext('校正前的');gtext('校正后的');

figure(2);

bode(G,'b');

hold on;

bode(GGc,'r');grid

gtext('校正前的');gtext('校正后的');gtext('校正前的');gtext('校正后的'); figure(3);

nyquist(G,'b');

hold on;

nyquist(GGc,'r');grid

gtext('校正前的');gtext('校正后的');

绘制校正前后的单位阶跃响应曲线，开环伯德图和开环奈奎斯特曲线：