《自动控制原理》仿真作业报告.docx
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《自动控制原理》仿真作业报告
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:
电信工程学院
班级:
09级电气四班
姓名:
杨金宝
学号:
09230422
时间:
2011年10月9日
电气工程与信息工程学院
第三章线性系统的时域分析法
1、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;
(1)原系统的动态性能
SIMULINK仿真图:
仿真结果:
分析:
从图中可以看出:
峰值时间:
tp=3.2s,超调量18.0%,调节时间ts=7.74s。
(2)忽略闭环零点的系统动态性能
SIMULINK仿真图:
仿真结果:
分析:
从图中可以看出:
峰值时间:
tp=3.6s,超调量16.7%,调节时间ts=7.86s。
(3)两种情况动态性能比较
SIMULINK仿真图:
仿真结果:
原系统
忽略闭环零点
分析:
通过比较可以看出闭环零点对系统动态性能的影响为:
减小峰值时间,使系统响应速度加快,超调量增大。
这表明闭环零点会减小系统阻尼。
3-9系统
SIMULINK仿真图:
仿真结果:
Scope0
分析:
从图中可以看出:
峰值时间:
tp=1.05s,超调量35.1%,调节时间ts=3.54s(△=2%)。
Scope1
分析:
从图中可以看出:
峰值时间:
tp=0.94s,超调量37.1%,调节时间ts=3.44s(△=2%)。
Scope2
分析:
由于计算机在计算的过程也存在误差,因此,不同的参数时,
两条线重合,需将闭环传递函数计算出来再作比较。
计算出闭环传递函数
SIMULINK仿真图:
Scope3
分析:
从图中可以看出:
峰值时间:
tp=1.05s,超调量35.1%,调节时间ts=3.54s(△=2%)。
Scope4
分析:
从图中可以看出:
峰值时间:
tp=0.94s,超调量37.1%,调节时间ts=3.44s(△=2%)。
前馈控制
Scope5
微分反馈系统
结果:
比较表明系统的稳定性与前馈控制无关;微分反馈使系统的性能得到了改善。
3、英文讲义P153.E3.3
SIMULINK仿真图:
仿真结果:
4、实例“DiskDriveReadSystem”,在Ka=100时,试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
SIMULINK仿真图:
仿真结果:
第四章线性系统的根轨迹法
1、英文讲义P157.E4.5
MATLAB程序:
num=[1];
den=[1-10];
rlocus(num,den)
仿真结果:
2、P181.4-5-(3)的根轨迹
MATLAB程序:
G=zpk([],[0-1-3.5-3-2i-3+2i],1);
rlocus(G);
根轨迹图:
习题4-10
MATLAB程序:
G1=zpk([],[00-2-5],1);
G2=zpk([-0.5],[00-2-5],1);
figure
(1)
rlocus(G1);
figure
(2)
rlocus(G2);
根轨迹图:
第五章线性系统的频域分析法
5-10
MATLAB程序:
G=tf([1,1],conv([0.5,1,0],[1/9,1/3,1]));
bode(G);grid
响应曲线:
5-16
MATLAB程序:
K1=1;T1=2;
G1=tf([K1],[conv([conv([1,0],[T1,1])],[1,1])]);
G11=feedback(G1,1);
K2=2;T2=0.5;
G2=tf([K2],[conv([conv([1,0],[T2,1])],[1,1])]);
G21=feedback(G2,1);
K3=2;T3=0.5;
G3=tf([K2],[conv([conv([1,0],[T3,1])],[1,1])]);
G31=feedback(G3,1);
figure
(1);step(G11);grid;
figure
(2);step(G21);grid;
figure(3);step(G31);grid;
响应曲线:
第六章线性系统的校正
1、习题6-20,根据计算所得K1=5;K2=2.5;
MATLAB程序:
K1=5;K2=2.5;
G0=tf(10,[1,10,0]);
Gc=tf([K1,K2],[1,0]);
G=series(G0,Gc);
G1=feedback(G,1);
step(G1);grid
响应曲线
2、习题6-18,
MATLAB程序:
t=0:
0.01:
1;
Ka=10;Kb=0;k1=4.16;K2=52.75;K3=1.24;
G1=tf(20*K2,[1,3+Kb+20*K3,2+20*Ka+Kb+20*K1,20*K2]);
step(G1,t);grid;
响应曲线
分析:
本设计联合采用PID控制器与前置滤波器,使系统具有最小节拍响应,保证系统有良好的稳态性能和动态性能,采用内回路反馈包围被控对象,以减小被控对象参数摄动的影响,使系统具有鲁棒性。
第七章线性离散系统的分析与校正
1、教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证
MATLAB程序:
T=1;
t=0:
1:
10;
sys=tf([0,1],[1,0],T);
step(sys,t);
axis(1,10,0,1.2);
grid;
xlabel('t');
ylabel('c(t)');
2、教材7-25的控制器的设计及验证
MATLAB程序:
T=0.1;
sys1=tf([150,105],[1,10.1,151,105]);
sys2=tf([0.568,-0.1221,-0.3795],[1,-1.79,1.6,-0.743],T);
step(sys1,sys2,4);
grid;
当T=0.01时的单位响应曲线
MATLAB程序:
T=0.1;
t=0:
0.1:
2;
u=t;
sys=tf([0.568,-0.1221,-0.3795],[1,-1.79,1.6,-0.743],T)
lsim(sys,u,t,0);
grid;
单位斜坡响应曲线:
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