自动控制原理及系统仿真课程设计

自动控制原理及系统仿

真课程设计

学号：27

*名：**

指导老师：***

学院：机械与电子工程学院

2013年11月

目录

设计要求 (1)

设计报告的要求 (1)

题目及要求 (1)

（一）自动控制仿真训练 (1)

（二）控制方法训练 (19)

（三）控制系统的设计 (23)

心得体会 (27)

参考文献 (28)

自动控制原理及系统仿真课程设计 一：设计要求：

完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。

自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。

课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。 加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。 二：设计报告的要求：

1.理论分析与设计

2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。

3.设计中的心得体会及建议。

三：题目及要求

一）自动控制仿真训练

1.已知两个传递函数分别为：s

s x G s x G +=+=22132)(,131)( ①在MATLAB 中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示；

MATLAB代码：

num=[1]

den=[3 1]

G=tf(num,den)

[E F]=zero(G)

[A B C D]=tf2ss(num,den)

num=[2]

den=[3 1 0]

G=tf(num,den)

[E F]=zero(G)

[A B C D]=tf2ss(num,den)仿真结果：

num =2

den =3 1 0 Transfer function:

2

---------

3 s^2 + s

E = Empty matrix: 0-by-1

F =

A = 0

B= 1

C = 0

D = 0

num = 1

den =3 1

Transfer function:

1

-------

3 s + 1

E =Empty matrix: 0-by-1

F =

A =

B =1

C =

D =0

②在MATLAB中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型。

MATLAB代码：

num1=[1]

den1=[3 1]

G1=tf(num1,den1)

num2=[2]

den2=[3 1 0]

G2=tf(num2,den2)

G3=G1*G2

G4=G1+G2

仿真结果：

num1 =1

den1 =3 1 Transfer function:

1

-------

3 s + 1

num2 =2

den2 = 3 1 0 Transfer function:

2

---------

3 s^2 + s

Transfer function:

2

-----------------

9 s^3 + 6 s^2 + s

Transfer function:

3 s^2 + 7 s + 2

-----------------

9 s^3 + 6 s^2 + s

系统的传递函数模型为2450351024

247)(23423+++++++=s s s s s s s s G ，判断系统

的稳定性。

MATLAB 代码：

num=[1 7 24 24]

den=[1 10 35 50 24]

G=tf(num,den)

p=eig(G)

p1=pole(G)

r=roots(den)

仿真结果：

num = 1 7 24 24

den = 1 10 35 50 24

Transfer function:

s^3 + 7 s^2 + 24 s + 24

---------------------------------

s^4 + 10 s^3 + 35 s^2 + 50 s + 24

p =

p1=

r =

单位负反馈系统的开环传递函数为)22)(73.2()(2+++=s s s s k

s G ，绘

制根轨迹图，并求出与实轴的分离点、与虚轴的交点及对应的增益。

MATLAB 代码：

num=1

den=conv([1 0],[1 2 2])

rlocus(num,den)

axis([-8 8 -8 8])

figure(2)

r=rlocus(num,den);

plot(r,'-')

axis([-8 8 -8 8])

gtext('x')

gtext('x')

gtext('x')

仿真结果：

num =1

den = 0