基于MATLAB的控制系统频域分析.doc
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基于MATLAB的控制系统频域分析.doc
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课程名称:
自动控制原理
实验名称:
基于MATLAB的控制系统频域分析
院系:
电子科学与工程学院
姓名:
李萍萍
学号:
06008203
实验时间:
2010年12月16日
一、实验目的
1、利用计算机作出开环系统的波得图;
2、观察记录控制系统的开环频率特性;
3、控制系统的开环频率特性分析
二、实验内容
1、已知开环传递函数
要求:
(a)作bode图,在曲线上标出:
幅频特性,即低频段斜率、高频段斜率、开环截止频率、中频段穿越斜率和相频特性,即低频段渐近相位角、高频段渐近相位角、-180度线的穿越频率;
(b)计算系统的稳定裕度Lg和γc,并确定系统的稳定性。
2、已知开环传递函数
要求:
(a)作极坐标图(可改变坐标范围或者设定角频率变量w);
(b)比较T1>T2与Tl 三、实验要求 (1)记录给定系统与显示的BODE图等。 (2)完成上述各题要求。 四、实验过程及实验结果分析 1、 (1) Matlab编程如下: clc; num=[31.6]; den=[0.001,0.11,1,0]; sys=tf(num,den); bode(sys); grid; [Gm,Pm,Wg,Wc]=margin(sys) 实验结果如下: 下面是bode图: 下面是系统的稳定裕度: Gm=3.4810 Pm=22.259 Wg=31.6228 Wc=16.3053 实验分析: 由于计算出的幅值裕度是3.4810>0;相位裕度是22.259>0,所以该系统稳定 (2) Matlab编程如下: clc; w=[0,logspace(-2,2,200)]; t=0.1; tou=[2,1,0.5,0.1]; forj=1: 4 sys=tf([1],[t*t,2*t*tou(j),1]); bode(sys,w); [Gm,Pm,Wg,Wc]=margin(sys) holdon; end; legend('tou=2','tou=1','tou=0.5','tou=0.1'); holdoff grid 实验结果如下: Bode图: 稳定裕度: tou=2时 Gm=Inf Pm=-180 Wg=Inf Wc=0 分析: 由于计算出的幅值裕度是inf>0;相位裕度是-180<0,所以该系统不稳定 tou=1时 Gm=Inf Pm=-180 Wg=Inf Wc=0 分析: 由于计算出的幅值裕度是inf>0;相位裕度是-180<0,所以该系统不稳定 tou=0.5时 Gm=Inf Pm=90 Wg=Inf Wc=10.0000 分析: 由于计算出的幅值裕度是inf>0;相位裕度是90>0,所以该系统稳定 tou=0.1时 Gm=Inf Pm=16.2591 Wg=Inf Wc=14.0003 分析: 由于计算出的幅值裕度是inf>0;相位裕度是16.2591>0,所以该系统稳定 2、 Matlab编程如下: 设定一个函数 functionexp2(k,t,w1,w2)%k=K,t=T1,T2设为T1的0.5和2倍,w1和w2是角频率的起始值和终止值% t1=t; t2=[0.5*t1,2*t1]; forj=1: 2 sys=tf([k*t1,k],[t2(j),1,0,0]); nyquist(sys,{w1,w2}); holdon; end; legend('T1>T2','T1 holdoff 当输入程序为 subplot(2,2,1); exp2(2,1,0.001,10000); subplot(2,2,2); exp2(1,1,0.001,10000); subplot(2,2,3); exp2(0.5,1,0.001,10000); subplot(2,2,4); exp2(0.1,1,0.001,10000); 运行结果: 说明: 上面四个图是改变K得到的,使得各图幅度变化改变 当输入程序为 subplot(2,2,1); exp2(1,2,0.001,10000); subplot(2,2,2); exp2(1,1,0.001,10000); subplot(2,2,3); exp2(1,0.5,0.001,10000); subplot(2,2,4); exp2(1,0.1,0.001,10000); 运行结果为: 说明: 上面四个图是改变T得到的,使得各图的幅度变化改变 五、思考题 问题: 比较T1>T2与Tl 答: T1>T2相位都是-90到0到90,T1
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- 关 键 词:
- 基于 MATLAB 控制系统 分析