自动控制原理matlab仿真实验实验严进宁
《自动控制原理》控制系统的simulink仿真实验一
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《自动控制原理》控制系统的simulink仿真实验一、实验目的1.初步了解Matlab中Simulink的使用方法,熟悉simulink模块的操作和信号线的连接。
2.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。
3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验仪器Matlab7.0 , 计算机三、实验原理Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具。
Simulink是一个模块图环境,用于多域仿真以及基于模型的设计。
它支持系统设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。
四、实验内容及步骤1、建立仿真模型系统1.1 运行Matlab,在命令窗口“Command Window”下键入“Simulink”后回车,则打开相应的系统模型库;或者点击工具栏上的“Simulink”图标,进入系统仿真模型库,然后点击左上角“新文件”图标,打开模型编辑窗口。
1.2 调出模块在系统仿真模型库中,把要求的模块都放置在模型编辑窗口里面。
从信号源模块包(Sources)中拖出1个阶跃信号(step)和1个白噪声信号发生器(band-limited white noise);从数学运算模块包(Math Operations)中拖出1个比例环节(gain)和1个加法器(sum);从连续系统典型环节模块包(Continuous) 中拖出1个微分环(Derivative)和3个传函环节(transfer Fcn);从信号与系统模块包(Signals Routing) 拖出1个汇流排(mux);从输出模块包(Sinks)中拖出1个示波器(scope);所有模块都放置在模型编辑窗口里面。
1.3 模块参数设置(鼠标左键双击各典型环节,则可进行参数设置)双击打开白噪声信号发生器,设定功率(Noise power)为0.0001,采样时间(Sample time)为0.05。
打开比例环节,设定比例增益为2;打开3个传函环节(transfer Fcn),通过参数设定,分别构成积分、惯性和二阶环节。
自控仿真实验报告
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一、实验目的1. 熟悉MATLAB/Simulink仿真软件的基本操作。
2. 学习控制系统模型的建立与仿真方法。
3. 通过仿真分析,验证理论知识,加深对自动控制原理的理解。
4. 掌握控制系统性能指标的计算方法。
二、实验内容本次实验主要分为两个部分:线性连续控制系统仿真和非线性环节控制系统仿真。
1. 线性连续控制系统仿真(1)系统模型建立根据题目要求,我们建立了两个线性连续控制系统的模型。
第一个系统为典型的二阶系统,其开环传递函数为:\[ G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)} \]第二个系统为具有迟滞环节的系统,其开环传递函数为:\[ G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)(s+3)} \](2)仿真与分析(a)阶跃响应仿真我们对两个系统分别进行了阶跃响应仿真,并记录了仿真结果。
(b)频率响应仿真我们对两个系统分别进行了频率响应仿真,并记录了仿真结果。
(3)性能指标计算根据仿真结果,我们计算了两个系统的性能指标,包括上升时间、超调量、调节时间等。
2. 非线性环节控制系统仿真(1)系统模型建立根据题目要求,我们建立了一个具有饱和死区特性的非线性环节控制系统模型。
其传递函数为:\[ W_k(s) = \begin{cases}1 & |s| < 1 \\0 & |s| \geq 1\end{cases} \](2)仿真与分析(a)阶跃响应仿真我们对非线性环节控制系统进行了阶跃响应仿真,并记录了仿真结果。
(b)相轨迹曲线绘制根据仿真结果,我们绘制了四条相轨迹曲线,以分析非线性环节对系统性能的影响。
三、实验结果与分析1. 线性连续控制系统仿真(a)阶跃响应仿真结果表明,两个系统的性能指标均满足设计要求。
(b)频率响应仿真结果表明,两个系统的幅频特性和相频特性均符合预期。
2. 非线性环节控制系统仿真(a)阶跃响应仿真结果表明,非线性环节对系统的性能产生了一定的影响,导致系统响应时间延长。
(最新版)自动控制原理MATLAB仿真实验报告
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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、;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》仿真实验报告
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中国地质大学江城学院《自动控制原理》仿真实验报告姓名吴丽芳班级数控(2)班学号2520110228指导教师祁锋2013年12月9 日目录实验一 MATLAB软件的安装与认知实验二使用软件进行数值运算和绘图实验三采用SIMULINK仿真模块进行系统性能分析实验一 MATLAB软件的认识一、实验目的MATLAB软件是具有数值分析、矩阵运算、复杂的信息处理和完美的图形显示等多种功能的软件包,它具有许多专门用途的工具箱,进一步扩展了MATLAB 的应用领域,使其在自动控制系统的分析和设计方面获得广泛的应用。
1、熟悉启动和退出MATLAB软件的方法;2、熟悉MATLAB软件的运行环境;3、熟悉MATLAB软件的基本操作;4、掌握建立矩阵的方法;5、掌握熟悉MATLAB软件各种表达式的书写规则以及常用函数的使用;6、能够进行基本的数组、矩阵运算。
二、实验内容熟悉MATLAB软件的各个工具箱、指令及常用工具,掌握数值的表示方法、运算符的使用规则及运算表达式的写法。
三、分析讨论题1、MATLAB软件有哪些常用指令?有哪些专用工具箱?help elfun %列出所有基本函数。
lookfor image 查找有关图像的函数和命令。
几个常用的通用命令。
quit 关闭MATLABexit 关闭MATLABclc 清除MATLAB命令窗口中的所有显示内容clear 清除工作空间中保存的所有变量Matlab Main Toolbox——matlab主工具箱Control System Toolbox——控制系统工具箱Communication Toolbox——通讯工具箱Financial Toolbox——财政金融工具箱System Identification Toolbox——系统辨识工具箱Fuzzy Logic Toolbox——模糊逻辑工具箱Neural Network Toolbox——神经网络工具箱Optimization Toolbox——优化工具箱Partial Differential Toolbox——偏微分方程工具箱Robust Control Toolbox——鲁棒控制工具箱Signal Processing Toolbox——信号处理工具箱Spline Toolbox——样条工具箱Statistics Toolbox——统计工具箱Symbolic Math Toolbox——符号数学工具箱Simulink Toolbox——动态仿真工具箱Wavele Toolbox——小波工具箱2、用举例的方法说明数值的表示方法是怎样的?MATLAB的数值采用十进制,可以带小数点或负号。
2015东南大学自控实验报告_实验五MatlabSimulink仿真实验
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《自动控制原理》实验报告实验名称:实验五MatlabSimulink仿真实验院(系):专业:姓名:学号:实验室:416 实验组别:同组人员:实验时间:评定成绩:审阅教师:实验五Matlab/Simulink 仿真实验一、实验目的(1)学习系统数学模型的多种表达方法,并会用函数相互转换。
(2)学习模型串并联及反馈连接后的系统传递函数。
(3)掌握系统BODE 图、根轨迹图及奈奎斯特曲线的绘制方法,并利用其对系统进行分析。
(4)掌握系统时域仿真的方法,并利用其对系统进行分析。
二、预习要求借阅相关Matlab/Simulink 参考书,熟悉能解决题目问题的相关Matlab 函数。
三、实验内容1.已知H (s )=0.051(0.21)(0.11)s s s +++,求H (s )的零极点表达式和状态空间表达式。
所以,根据输出结果,我们得到以下: H (s )的零极点表达式:()2.5(20)()()(5)(10)i ij jK s z s H s s p s s -+==-++∏∏状态空间表达式:155010A --⎡⎤=⎢⎥⎣⎦10B ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦[]2.550C =[]0D = 2.已知15()(1)(2)s H s s s s +=++,21()1H s s =+。
(1)求两模型串联后的系统传递函数。
(2)求两模型并联后的系统传递函数。
(3)求两模型在负反馈连接下的系统传递函数。
Matlab 原代码如下:num1 = [1,5];den1 = conv([1,1],[1,2]); den1 = conv(den1,[1,0]); H1 = tf(num1,den1)num2 = [1]; den2 = [1,1];H2 = tf(num2,den2)[num3,den3] = series(num1,den1,num2,den2); G1 = tf(num3,den3)[num4,den4] = parallel(num1,den1,num2,den2);G2 = tf(num4,den4)G3 = feedback(H1,H2)运行结果如下:H1 =s + 5 ----------------- s^3 + 3 s^2 + 2 sContinuous-time transfer function.H2 =1 ----- s + 1Continuous-time transfer function.G1 =s + 5 ------------------------- s^4 + 4 s^3 + 5 s^2 + 2 sContinuous-time transfer function.G2 =s^3 + 4 s^2 + 8 s + 5 ------------------------- s^4 + 4 s^3 + 5 s^2 + 2 sContinuous-time transfer function.G3 =s^2 + 6 s + 5 ----------------------------- s^4 + 4 s^3 + 5 s^2 + 3 s + 5 Continuous-time transfer function.求出的传递函数如下:串联传递函数:14325()452s G s s s s s +=+++ 并联传递函数:322432485()4535s s s G s s s s s +++=++++反馈传递函数:2343265()4535s s G s s s s s ++=++++3.作出上题中(1)的BODE 图,并求出幅值裕度与相位裕度。
自动控制原理MATLAB分析与设计仿真实验报告(最终版)
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兰州理工大学《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告学院:电气工程与信息工程学院专业班级: 13级自动化3班姓名:学号:时间: 2015年12月Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e1234567891000.511.5System: sys1Rise time (seconds): 1.17System: sys1P eak amplitude: 1.41Overshoot (%): 40.6At time (seconds): 2.86System: sys1Final value: 1第三章 线性系统的时域分析法一、教材第三章习题3.5设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=0.41(0.6)s s s ++(1)试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。
(2)忽略闭环零点的系统在单位阶跃输入下的动态性能。
(3)对(1) 和(2)的动态性能进行比较并分析仿真结果。
(1)A :程序如下。
B :系统响应曲线如下图。
Step Response Time (seconds)A m p l i t u d e01234567891000.20.40.60.811.21.4System: sys1Final value: 1System: sys1Settling time (seconds): 8.08System: sys1P eak amplitude: 1.16Overshoot (%): 16.3At time (seconds): 3.63System: sys1Rise time (seconds): 1.64(2)A :程序如下。
B :系统响应曲线如下图。
(3) A :程序如下。
B 响应曲线如下图。
阶跃响应t (sec)c (t )0123456789100.20.40.60.811.21.4System: sysRise Time (sec): 1.46System: sys1Rise Time (sec): 1.64System: sys1P eak amplitude: 1.16Overshoot (%): 16.3At time (sec): 3.63System: sys P eak amplitude: 1.18Overshoot (%): 18At time (sec): 3.16System: sys1Final Value: 1System: sys1Settling Time (sec): 8.08System: sysSettling Time (sec): 7.74120,0.1ττ==120.1,0ττ==分析:忽略闭环零点时,系统的峰值时间,调节时间,上升时间均为增大的,而超调量减小。
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
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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。
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
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《MATLAB与控制系统仿真》实验报告实验报告:MATLAB与控制系统仿真引言在现代控制工程领域中,仿真是一种重要的评估和调试工具。
通过仿真技术,可以更加准确地分析和预测控制系统的行为和性能,从而优化系统设计和改进控制策略。
MATLAB是一种强大的数值计算软件,广泛应用于控制系统仿真。
实验目的本实验旨在掌握MATLAB在控制系统仿真中的应用,通过实践了解控制系统的建模与仿真方法,并分析系统的稳定性和性能指标。
实验内容1.建立系统模型首先,根据控制系统的实际情况,建立系统的数学模型。
通常,控制系统可以利用线性方程或差分方程进行建模。
本次实验以一个二阶控制系统为例,其传递函数为:G(s) = K / [s^2 + 2ζω_ns + ω_n^2],其中,K表示放大比例,ζ表示阻尼比,ω_n表示自然频率。
2.进行系统仿真利用MATLAB软件,通过编写代码实现控制系统的仿真。
可以利用MATLAB提供的函数来定义传递函数,并通过调整参数来模拟不同的系统行为。
例如,可以利用step函数绘制控制系统的阶跃响应图像,或利用impulse函数绘制脉冲响应图像。
3.分析系统的稳定性与性能在仿真过程中,可以通过调整控制系统的参数来分析系统的稳定性和性能。
例如,可以改变放大比例K来观察系统的超调量和调整时间的变化。
通过观察控制系统的响应曲线,可以判断系统的稳定性,并计算出性能指标,如超调量、调整时间和稳态误差等。
实验结果与分析通过MATLAB的仿真,我们得到了控制系统的阶跃响应图像和脉冲响应图像。
通过观察阶跃响应曲线,我们可以得到控制系统的超调量和调整时间。
通过改变放大比例K的值,我们可以观察到超调量的变化趋势。
同时,通过观察脉冲响应曲线,我们还可以得到控制系统的稳态误差,并判断系统的稳定性。
根据实验结果分析,我们可以得出以下结论:1.控制系统的超调量随着放大比例K的增大而增大,但当K超过一定值后,超调量开始减小。
2.控制系统的调整时间随着放大比例K的增大而减小,即系统的响应速度加快。
基于MATLAB的《自动控制原理》实验教学探讨
![基于MATLAB的《自动控制原理》实验教学探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/ad6bfeed9b89680203d825f9.png)
阵计算 、 图形绘制 、 数据处理 、 图象处理、 方便的 Wi n — dw 编程等便利工具。此外 , os 国际控制界的很多著名
专家将 自己擅 长的 C D方法用 M T A A A L B加 以实现,
形成大量 的 M T A A L B配套 工具箱。这些工具箱将一 流专 家学 者 的理 论 和经 验 与 M T A A L B高 技 术 计 算 环 境 的 内在 效力 及灵 活 性有 机 地集 成 为一体 。用户不 仅 可快速获得特定问题 的准确答案 , 而且能随时对各类 计算 或测试数据进行可视化处理。 2 将 MA L T AB引入 自动控 制 原理 中的 必要性
式和数学表达习惯 , 并在很大程度上摆脱 了传统非交 互式 程序设 计语 言 ( C、O T A 等 ) 编 程模 式 , 如 FR R N 的 代 表 了当今 国际科学 计 算软 件 的先 进水 平 。 目前 MA L B已成为 国际上 控 制界 最 流 行 软件 。 TA
M TA A L B语言执行效率较低 , 但其编程效率与可
一
M TA A L B语言可在 目前的各种类型的计算机上运 行, 安装简易 。单纯使用 M T A A L B语言进行编程 的程 序可以不做丝毫修改便可直接移植到其它机型上去使 用, 提供学生上机实 习的外部环境 相对简单、 容易 实
现。
简捷、 有效的编程工具。在它的编程环境中, 任何复杂 计算问题及其解的描述均十分符合人们 的逻辑思维方
控制理论 , 可以增 强学生的研 究能 力和 创新 能力 , 并 弥补 了传 统硬件 实验 的不足 , 大大提 高 了实验效 率 , 改善 了实验效
自动控制原理matlab仿真实验实验严进宁
![自动控制原理matlab仿真实验实验严进宁](https://img.taocdn.com/s3/m/dede5dc5dd88d0d233d46a83.png)
实验一系统的数学模型一、实验目的和任务1、学会使用 MATLAB的命令;2、掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。
3、掌握用 MATLAB 求取系统的数学模型二、实验仪器、设备及材料1、计算机2、MATLAB软件三、实验原理1、MATLAB软件的使用2、使用MATLAB软件在计算机上求取系统的传递函数四、实验报告要求1、将各实验内容的要求写入实验报告。
2、写出要求的实验程序。
3、记录各命令运行后的结果五、实验内容例1-3、设置传递函数6(5)s( )G s ,时间延迟常数τ 42 3 1)2(s s方式1:set(G,'ioDelay',4) % 为系统的ioDelay 属性设定值G % 显示传递函数解:该传递函数模型可以通过下面的语句输入到MATLAB工作空间为:>> num=6*[1,5];den=conv([1,3,1],[1,3,1]);G=tf(num,den);set(G,'ioDelay',4)G运行结果为:Transfer function:6 s + 30exp(-4*s) * ------------------------------s^4 + 6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 16(5)s( )例 1-4 、已知传递函数G s 2 2 ,提取系统的分子和分母多项式(实验)( 3 1)s s解:提取系统的分子和分母多项式程序为:>> num=6*[1,5];den=conv([1,3,1],[1,3,1]);G=tf(num,den)[num den]=tfdata(G,'v')运行结果为:Transfer function:6 s + 30------------------------------s^4 + 6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 1num =0 0 0 6 30den =1 6 11 6 1例 1-5 例 1-5 某系统的零极点模型为:G(s) 6( s 1)( s2)( (ss225)2 j)( s 2 2 j)方法2:利用算子(实验)>>s=zpk('s')G=6*(s+5)^2/((s+1)*(s+2)*(s+2+2)*(s+2-2)) 运行结果为:Zero/pole/gain:6 (s+5)^2-------------------s (s+1) (s+2) (s+4)例 1-7 已知系统传递函数24 11s sG ,求零极点及增益,并绘制系统2 2( 6 3)( 2 )s s s s零极点分布图。
《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告
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《MATLAB与控制系统。
仿真》实验报告《MATLAB与控制系统仿真》实验报告班级:学号:姓名:时间: 2021 年 6 月目录实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一)实验二 MATLAB环境的熟悉与基本运算(二)实验三 MATLAB语言的程序设计实验四 MATLAB的图形绘制实验五基于SIMULINK的系统仿真实验六控制系统的频域与时域分析实验七控制系统PID校正器设计法实验八线性方程组求解及函数求极值1实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一)一、实验目的1.熟悉MATLAB开发环境2.掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本原理1.熟悉MATLAB环境:MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。
2.掌握MATLAB常用命令表1 MATLAB常用命令clc clear help lookfor 清除命令窗口中内容清除工作空间中变量对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称 3.MATLAB变量与运算符3.1变量命名规则3.2 MATLAB的各种常用运算符表2 MATLAB算术运算符操作符 + - * .* ^ .^ 功能说明加减矩阵乘数组乘矩阵乘方数组乘方操作符 \\ .\\ / ./ ' .' 功能说明矩阵左除数组左除矩阵右除数组右除矩阵转置数组转置表3 MATLAB关系运算符操作符 == ~= > < >= <= 功能说明等于不等于大于小于大于等于小于等于表4 MATLAB逻辑运算符逻辑运算符 & 2逻辑运算 And 说明逻辑与 | ~ Or Not Xor 逻辑或逻辑非逻辑异或表5 MATLAB特殊运算符号功能说明示例符号功能说明示例:;,()[] {} 1:1:4;1:2:11 分隔行分隔列 % 构成向量、矩阵构成单元数组. .. … ! = 注释调用操作系统命令用于赋值4.MATLAB的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式三、主要仪器设备及耗材计算机四.实验程序及结果1、新建一个文件夹(自己的名字命名,在机器的最后一个盘符)2、启动MATLAB,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。
自动控制原理实验1-6
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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 。
基于MATLAB的“自动控制原理”仿真实验系统设计
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① 收稿 日期 :0 0一l O 21 1一 8
作者 简介: 田思庆 (9 5一) 男 , 16 , 黑龙江佳木斯人 , 佳木斯大学信息 电子技术学 院教授
佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
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二 脉 响 二 阶 响 高 脉 响 高 阶 响 阶 冲 应 阶 跃 应 阶 冲 应 阶 跃 应
图 1 系统 的功能结构图
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基于 G I U 图形用 户 界 面 以友 好 的形 式将 自动 控制理 论 中的核 心 内容 与 系 统 响 应 仿 真处 理 方法
理论 性 强 , 计算 量 大和 图形 多 而复 杂等 . 于一 阶 、 对
二 阶系统 , 以根据 理 论和 经验 准确 的画 出系统 的 可
自动 控 制 仿 真 实 验 系 统
数据读入
数 据 处理
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第2 9卷 第 1期
2 1 年 0 月 01 1
佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Ju a o a ui nvr t N t m s U i sy( a rl c c dt n n J ei u e i
《自动控制原理》MATLAB的使用分析与设计研究 仿真实验报告
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兰州理工大学《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:姓名:学号:时间:2010年11月30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(2009)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MATLAB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MATLAB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的性能满足给定的设计指标。
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MATLAB 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。
5)第七章 线性离散系统的分析与校正• 利用MATLAB 完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。
• 利用MATLAB 完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。
二.仿真实验时间安排及相关事宜1.依据课程教学大纲要求,仿真实验共6学时,教师可随课程进度安排上机时间,学生须在实验之前做好相应的准备,以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容; 2.实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告; 3.仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订;4.仿真实验报告必须在本学期第15学周结束之前上交授课教师。
自动控制原理Matlab实验2(基于MATLAB仿真的系统时域分析)
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⾃动控制原理Matlab实验2(基于MATLAB仿真的系统时域分析)《⾃动控制原理》课程实验报告实验名称基于MATLAB仿真的系统时域分析专业班级 ********************学号姓名**指导教师李离学院名称电⽓信息学院2012 年 11 ⽉ 20 ⽇Lab3_1.m程序:t=[0:0.1:12]; num=[1];zeta1=0.1; den1=[1 2*zeta1 1]; sys1=tf(num,den1); zeta2=0.2; den2=[1 2*zeta2 1]; sys2=tf(num,den2); zeta3=0.4; den3=[1 2*zeta3 1]; sys3=tf(num,den3); zeta4=0.7; den4=[1 2*zeta4 1]; sys4=tf(num,den4); zeta5=1.0; den5=[1 2*zeta5 1];sys5=tf(num,den5); zeta6=2.0; den6=[1 2*zeta6 1]; sys6=tf(num,den6); [y1,T1]=step(sys1,t); [y2,T2]=step(sys2,t);[y3,T3]=step(sys3,t); [y4,T4]=step(sys4,t);[y5,T5]=step(sys5,t); [y6,T6]=step(sys6,t);plot(T1,y1,T2,y2,T3,y3,T4,y4,T5,y5,T6,y6)xlabel('\omega_n t'), ylabel('y(t)')title('\zeta = 0.1, 0.2, 0.4, 0.7, 1.0, 2.0'), grid仿真结果:理论分析:从上图可以看出,保持)/(1s rad n=ω不变,依次取值0.1,0.2,0.4,0.7,1.0和2.0时,系统逐渐从⽋阻尼系统过渡到临界阻尼系统再到过阻尼系统,系统的超调量随ζ的增⼤⽽减⼩,上升时间随ζ的增⼤⽽变长,系统的响应速度随ζ的增⼤⽽变慢,系统的稳定性随ζ的增⼤⽽增强。
本部《Matlab与控制系统仿真》实验报告
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(1)画出调试好的数控机床进给系统的PI速度控制和PID位置控制的Simulink模块图。
(2)比较分析仿真结果。
实验编号:
实验七MATLAB数字控制器设计初步
姓名
指导教师
时间
地点
一、实验目的和要求
二、实验设备及材料
三、实验记录
(1)序列 ,的z变换结果。
(2)离散系统的系统函数 ,求其冲激响应h(k)
clear%清除变量
t =0:0.001:2*pi;
subplot(2,2,1);
polar(t, 1+cos(t))
subplot(2,2,2);
plot(cos(t).^3,sin(t).^3)
subplot(2,2,3);
polar(t,abs(sin(t).*cos(t)))
subplot(2,2,4);
实验编号:
实验五MATLAB控制系统工具箱使用
姓名
指导教师
时间
地点
一、实验目的和要求
二、实验设备及材料
三、实验记录
(1)写出传递函数 的部分展开式
(2)编程构建系统
(3)编程绘制单位负反馈的开环传递函数 的伯德图。
实验编号:
实验六数控机床SIMULINK仿真
姓名
指导教师
时间
地点
一、实验目的和要求
二、实验设备及材料
(3)画出离散系统的系统函数 ,的零极点图
(4)若描述离散系统的差分方程为 ,已知激励 ,初始状态y(-1)=1,y(-2)=0,求系统的零输入响应,零状态响应。
(5)已知 ,通过部分分式展开法求F(z)。
实验编号:
实验八MATLAB数字控制器设计
MATLAB 自动控制原理标准实验报告册 (修改)
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(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 攀枝花学院电工电子实验中心自动控制原理实验报告册实验指导教师(签字):日期实验报告须知实验的最后一个环节是实验总结与报告,即对实验数据进行整理,绘制波形和图表,分析实验现象,撰写实验报告。
每次实验,都要独立完成实验报告。
撰写实验报告应持严肃认真、实事求是的科学态度。
实验结果与理论有较大出入时,不得随意修改实验数据结果,不得用凑数据的方法来向理论靠拢,而要重新进行一次实验,找出引起较大误差的原因,同时用理论知识来解释这种现象。
实验报告包括:实验目的、实验仪器和设备、实验原理、实验内容与步骤、实验数据处理、实验总结实验报告具体要求如下:1. 认真完成实验报告,报告要用攀枝花学院标准实验报告册,作图要用坐标纸。
2. 报告中的电路图、表格必须用直尺画。
绘制电路图要工整、选取合适比例,元件参数标注要准确、完整。
3. 应在理解的基础上简单扼要的书写实验原理,不提倡大段抄书。
4. 计算要有计算步骤、解题过程,要代具体数据进行计算,不能只写得数。
5. 绘制的曲线图要和实验数据吻合,坐标系要标明单位,各种特性曲线等要经过实验教师检查,曲线图必须经剪裁大小合适,粘附在实验报告相应位置上。
6. 应结合具体的实验现象和问题进行讨论,不提倡纯理论的讨论,更不要从其它参考资料中大量抄录。
7. 思考题要有自己理解实验原理后较为详尽的语言表述,可以发挥,有的要画图说明,不能过于简单,不能照抄。
8. 实验报告的分数与报告的篇幅无关。
9. 实验报告页眉上项目如实验时间、实验台号、指导教师、同组学生等不要漏填。
实验一典型环节的模拟研究一.实验目的1.通过搭建典型环节模拟电路,熟悉并掌握控制元部件的电路实现方法。
2.熟悉各种典型环节的的阶跃响应。
3.研究参数变化对典型环节阶跃响应的影响。
4.掌握Multisim软件和Matlab软件的使用方法。
二.实验内容及步骤1.观察比例环节的阶跃响应曲线比例环节的传递函数为:图1-1-1图1-1-2图1-1-3 2.观察积分环节的阶跃响应曲线积分环节的传递函数为:图1-2-1图1-2-2图1-2-3 3.观察比例积分环节的阶跃响应曲线比例积分环节的传递函数为:图1-3-1图1-3-2图1-3-34.观察微分环节的阶跃响应曲线微分环节的传递函数为:0,,)()(1120===R C R T Ts s U s U i图1-4-1图1-4-2图1-4-3 5.观察比例微分环节的阶跃响应曲线比例微分环节的传递函数为:图1-5-1图1-5-2图1-5-3 6.观察比例微分积分环节的阶跃响应曲线比例微分积分环节的传递函数为:图1-6-1图1-6-2图1-6-3 7.观察惯性环节的阶跃响应曲线惯性环节的传递函数为:12120,,1)()(C R T R R K Ts Ks U s U i ==+=图1-7-1图1-7-2图1-7-3三、思考题1. 在图1 中比例放大器A1输入端加入阶跃信号,观测A1输出信号和输入信号相反,若想同方向观测比较输出信号和输入信号应采取什么措施?答:要想同方向观测比较输出信号和输入信号可以在输入端和输出端其中一个的端口上加上一个反向器。
自动控制原理MATLAB仿真实验一(控制系统地时域分析报告)
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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、实验容(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num1=[0 3 2 5 4 6];den1=[1 3 4 2 7 2];sys1=tf(num1,den1);figure(1);hold on[gm,pm,wcp,wcg]=margin(sys1);margin(sys1);title('对数频率特性图');xlabel('频率rad/sec');ylabel('Gain dB');2. 用Matlab 求出253722)(2342++++++=s s s s s s s G 的极点。
a=[0 0 1 2 2];b=[1 7 3 5 2];[z,p,k]=tf2zpk(a,b) ;(二)阶跃响应1. 二阶系统()102102++=s s s G1)键入程序,观察并记录单位阶跃响应曲线num1=[10];den1=[1 2 10];step(num1,den1);grid on ;2)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率,并记录 wn=sqrt(10);%自然振荡频率zunibi=2/wn;%阻尼比syms s ;S=solve(s^2+2*s+10);%求闭环根3)修改参数,分别实现1=ζ和2=ζ的响应曲线,并记录 n0=10;d0=[1 2 10]; step(n0,d0);%原响应曲线hold on ;n1=10;d1=[1 6.32 10];step(n1,d1);n2=10;d2=[1 12.64 10];step(n2,d2);4)修改参数,分别写出程序实现0121w w n =和022w w n =的响应曲线,并记录 n0=10;d0=[1 2 10];step(n0,d0);%原响应曲线hold on ;n1=2.5;d1=[1 1 2.5];step(n1,d1);n2=40;d2=[1 4 40];step(n2,d2);2. 作出以下系统的阶跃响应,并分析结果 (1)()10210221+++=s s s s G (2)()102105.0222++++=s s s s s G (3)()1025.0222+++=s s s s s G (4)()10222++=s s ss Gn0=[2 10];d0=[1 2 10];step(n0,d0);hold on ;n1=[1 0.5 10];d1=[1 2 10];step(n1,d1);hold on ;n2=[1 0.5 0];d2=[1 2 10];step(n2,d2);hold on ;n3=[1 0];d3=[1 2 10]; step(n3,d3);3. 25425)()(2++=s s s R s C 求该系统单位阶跃响应曲线,并在所得图形上加网格线和标题 num0=[25];den0=[1 4 25]; step(num0,den0); grid on ;xlabel('X'); ylabel('Y ');title('单位阶跃曲线');(三)系统动态特性分析 用Matlab 求二阶系统12012120)(2++=s s s G 和01.0002.001.0)(2++=s s s G 的峰值时间p t ,上升时间r t ,调整时间s t ,超调量%σ。
《自动控制原理》实验报告-MATLAB分析与设计仿真
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兰州理工大学《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:姓名:学号:时间:2010 年11 月22 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(2010)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MATLAB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MATLAB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=K时,试采a用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
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MATLAB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。
5)第七章线性离散系统的分析与校正•利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。
•利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。
二.仿真实验时间安排及相关事宜1.依据课程教学大纲要求,仿真实验共6学时,教师可随课程进度安排上机时间,学生须在实验之前做好相应的准备,以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容;2.实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告;3.仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订;4.仿真实验报告必须在本学期第15学周结束之前上交授课教师。
自动控制原理MATLAB仿真实验指导书(4个实验)
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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 系统的数学模型一、实验目的和任务1、 学会使用MATLAB 的命令;2、 掌握MATLAB 有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。
3、 掌握用MATLAB 求取系统的数学模型二、实验仪器、设备及材料1、 计算机2、 MATLAB 软件三、实验原理1、 MATLAB 软件的使用2、 使用MATLAB 软件在计算机上求取系统的传递函数四、实验报告要求1、 将各实验内容的要求写入实验报告。
2、 写出要求的实验程序。
3、 记录各命令运行后的结果五、实验内容例1-3、设置传递函数22)13()5(6)(+++=s s s s G ,时间延迟常数4=τ 方式1:set(G,'ioDelay',4) %为系统的ioDelay 属性设定值G %显示传递函数解:该传递函数模型可以通过下面的语句输入到MATLAB 工作空间为: >> num=6*[1,5];den=conv([1,3,1],[1,3,1]);G=tf(num,den);set(G,'ioDelay',4)G运行结果为:Transfer function:6 s + 30exp(-4*s) * ------------------------------s^4 + 6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 1例1-4、已知传递函数22)13()5(6)(+++=s s s s G,提取系统的分子和分母多项式(实验) 解:提取系统的分子和分母多项式程序为:>> num=6*[1,5];den=conv([1,3,1],[1,3,1]);G=tf(num,den)[num den]=tfdata(G,'v')运行结果为:Transfer function:6 s + 30------------------------------s^4 + 6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 1num =0 0 0 6 30den =1 6 11 6 1例1-5例1-5 某系统的零极点模型为:)22)(22)(2)(1()5(6)(2j s j s s s s s G -++++++= 方法2:利用算子(实验)>> s=zpk('s')G=6*(s+5)^2/((s+1)*(s+2)*(s+2+2)*(s+2-2))运行结果为:Zero/pole/gain:6 (s+5)^2-------------------s (s+1) (s+2) (s+4)例1-7已知系统传递函数)2)(36(114222s s s s s s G +++++=,求零极点及增益,并绘制系统零极点分布图。
(实验)(1)零极点及增益:〉〉num=[1,4,11];den=conv([1,6,3],[1,2,0]);G=tf(num,den)[z,p,k]=zpkdata(G,'V')运行结果为:Transfer function:s^2 + 4 s + 11--------------------------s^4 + 8 s^3 + 15 s^2 + 6 sz =+-p =k =1(2)系统零极点分布图:〉〉num=[1,4,11];den=conv([1,6,3],[1,2,0]);G=tf(num,den)pzmap(G)Transfer function:s^2 + 4 s + 11--------------------------s^4 + 8 s^3 + 15 s^2 + 6 s例1-11 给定零极点模型:)5.1)(23())7)(2(8.6)(+±+++=s j s s s s s G用MATLAB命令得出其等效的零极点传递函数模型。
输入程序的过程中要注意大小写。
〉〉den1=conv([1 3 2j],[1 3 -2j]);den2=conv(den1,[1 ]);G=tf(conv([1 2],[1 7]),conv([1 0],den2))运行结果为:G =s^2 + 9 s + 14-----------------------------------------------s^6 + s^5 + 18 s^4 + s^3 + 4 s^2 + 6 s实验内容:1、特征多项式的建立与特征根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>> p=[1,3,0,4]p =1 3 0 4>> r=roots(p)r =+->> p=poly(r)p =2、求单位反馈系统的传递函数:输入运行命令:>> 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 + 43、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:>> num1=[6,0,1];den1=[1,3,3,1];z=roots(num1)z =0 +0 ->> p=roots(den1)p =+->> n1=[1,1];n2=[1,2];d1=[1,2*i];d2=[1,-2*i];d3=[1,3]; num2=conv(n1,n2)num2 =1 3 2>> den2=conv(d1,conv(d2,d3))den2 =1 3 4 12>> printsys(num2,den2)num/den =s^2 + 3 s + 2----------------------s^3 + 3 s^2 + 4 s + 12>> num=conv(num1,den2);den=conv(den1,num2);printsys(num,den)num/den =6 s^5 + 18 s^4 + 25 s^3 + 75 s^2 + 4 s + 12 ------------------------------------------- s^5 + 6 s^4 + 14 s^3 + 16 s^2 + 9 s + 2>> pzmap(num,den),title('零极点图')4、求反馈联接系统的传递函数:在命令窗口依次运行下面命令,并记录各命令运行后结果:>> numg=[1];deng=[500,0,0];numc=[1,1];denc=[1,2]; numh=[1,1];denh=[1,2];[num,den]=feedback(numg,deng,numh,denh)运行结果:num =0 0 1 2den =500 1000 1 1 >> printsys(num,den)num/den =s + 2---------------------------500 s^3 + 1000 s^2 + s + 15、自行利用MATLAB命令求取以下系统传递函数,并记录下结果。
>> G1=tf(2,[1 1 0]);G2=tf([1 2],[1 3]);Gp=feedback(G1,G2,1);G3=tf(10,[1 1]);Gs=series(G3,Gp);H=tf([5 0],[1 6 8]);Gc=feedback(Gs,H,-1)Transfer function:20 s^3 + 180 s^2 + 520 s + 480-----------------------------------------------------s^6 + 11 s^5 + 43 s^4 + 67 s^3 + 118 s^2 + 252 s - 32实验二、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: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G1(s)=2;Simulink图形实现:示波器显示结果:(2)惯性环节G1(s)=1/s+1和G2(s)=1/+1Simulink图形实现:示波器显示结果:(3)积分环节G1(s)=1/s Simulink图形实现:示波器显示结果:(4)微分环节G1(s)=sSimulink图形实现:示波器显示结果:(5)比例+微分环节(PD)1)、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1)、G1(1)=1+1/sSimulink图形实现:和示波器显示结果:1)G2(s)=1+1/2sSimulink图形实现:示波器显示结果: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25425)(2++=s s s G ,试判断其稳定性 >> roots([1,4,25]) 运行结果: ans = + -特征方程的根都具有负实部,因而该系统为稳定的。
2.用Matlab 判断253722)(2342++++++=s s s s s s s G 的稳定性>> roots([1,7,3,5,2]) 运行结果: ans =+ + - +特征方程的根不是全部都具有负实根,因而该系统是不稳定的。
(二)阶跃响应 1. 二阶系统()102102++=s s s G1)键入程序,观察并记录单位阶跃响应曲线如图14所示。
>> G=tf([0,0,10],[1,2,10]); t=0::5; c=step(G,t); plot(t,c) Css=dcgain(G) Css = 1图14MATLAB 绘制的响应曲线2)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率,并记录>> num=[10]; den=[1,2,10]; G=tf(num,den); roots(den) wn=sqrt(num) znb=2/(2*wn) ans = + - wn = znb =3)记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间,并填表: 相关理论知识可填下表:3//πωπ==d p t = >> num=[10]; den=[1,2,10]; G=tf(num,den); step(num,den); grid[y,t]=step(G); [Y,k]=max(y); cmax=Y tp=t(k); i=length(t); C=dcgain(G);while(y(i)>*C)&(y(i)<*C) i=i-1;end time2=t(i)while(y(i)>*C)&(y(i)<*C) i=i-1; end time5=t(i) cmax = time2 = time5 =4)修改参数,分别实现1=ζ和2=ζ的响应曲线,并记录 >> wn=sqrt(10); znb=1; num=[wn^2];den=[1,2*znb*wn,wn^2] G=tf(num,den); step(G) hold on znb=2;den=[1,2*znb*wn,wn^2] G=tf(num,den);4.52%(00.9)3.55%n s nt ζωζζω⎧∆=⎪⎪=<<⎨⎪∆=⎪⎩step(G) grid title den = den =(三)系统动态特性分析 用Matlab 求二阶系统12012120)(2++=s s s G 和01.0002.001.0)(2++=s s s G 的峰值时间p t 上升时间r t 调整时间s t 超调量%σ。