自控仿真实验报告.docx
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自控仿真实验报告
1.第三章
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
程序:
num=[0.41];den=[111];
sys=tf(num,den);
num1=[1];den1=[111];
sys1=tf(num1,den1);
t=0:
0.01:
12;
figure
(1)
step(sys,t);grid
holdon;
step(sys1,t);
xlabel('t');ylabel('c(t)');title('stepresponse');
仿真结果:
分析:
System1为忽略系统闭环零点的情况,由图可以看出。
在忽略系统的闭环零点之后,系统上升时间和调节时间增大,响应变慢,但超调量减小,系统的阻尼程度增大。
2.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;
分析:
从控制系统稳定性的角度来考察,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.在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。
4.对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”,在
时,试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
程序:
ka=100;
G1=tf([5000],[11000]);
G2=tf([1],[1200]);
G3=tf([1],[10]);
k1=0.2;
G4=feedback(ka*G1*G2,k1);sys1=feedback(G4*G3,1);
k2=0.5;
G4=feedback(ka*G1*G2,k2);sys2=feedback(G4*G3,1);
k3=0.8;
G4=feedback(ka*G1*G2,k3);sys3=feedback(G4*G3,1);
k4=1;
G4=feedback(ka*G1*G2,k4);sys4=feedback(G4*G3,1);t=0:
0.01:
6;
figure
(1)
step(sys1,t);grid
holdon;step(sys2,t);grid
holdon;step(sys3,t);grid
holdon;step(sys4,t);grid
5.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
程序:
G=tf([1],[1-10]);Gc=0.1;sys1=(G*Gc);
figure
(1);
rlocus(sys1);grid
G=tf([1],[1-10]);Gc=100;sys1=(G*Gc);
figure(3);
rlocus(sys1);grid
G=tf([1],[1-10]);Gb=tf([12],[120]);sys2=(G*Gb);
figure(4)rlocus(sys2);grid
6.利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3);
程序:
G=zpk([],[0-1-3.5-3-2i-3+2i],1);
rlocus(G);
7.在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10
程序:
num=[1];den=conv([100],[1710]);
G1=tf(num,den);
[z,p,k]=tf2zp(num,den);
G2=zpk(z,p,k);G3=tf([21],[1]);G4=series(G1,G3);
figure
(1)rlocus(G2);
figure
(2)rlocus(G4);
分析:
当反馈通路传递函数变为1+2S时,相对于原来的单位反馈系统的根轨迹,根轨迹右侧部分向S平面左拧,使得系统的稳定性变好。
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;
8.习题5-11.1
程序:
num=2;den=conv([21],[81]);G=tf(num,den);
figure
(1)
margin(G);
figure
(2)
nichols(G);
axis([-2700-4040]);
figure(3)
nyquist(G);
9.习题5--10
程序:
G=tf([1,1],conv([0.5,1,0],[1/9,1/3,1]));
bode(G);grid;
第六章线性系统的校正
10.习题6-1
程序:
k=6;
G1=tf([1],[10]);G2=tf([1],[0.21]);G3=tf([1],[0.51]);G4=tf([0.41],[0.081]);
sys1=(G1*G2*G3);sys3=feedback(sys1,1);sys2=(G1*G2*G3*G4);sys4=feedback(sys2,1);
step(sys3);holdon;step(sys4)
分析:
System3:
RiseTime(sec)1.51Overshoot(%):
12.1SettlingTime(sec):
4.53
System4:
RiseTime(sec)1.51Overshoot(%):
1.06SettlingTime(sec):
2.4
系统加了超前校正(Gc=(0.4s+1)/(0.08s+1)))后,系统的超调量大大减少,但缩短了系统调节时间。
11.习题6—5
程序:
G1=tf([8],conv([10],[21]));G2=tf([808],conv(conv([10],[1001]),[1/21]));
sys1=feedback(G1,1)
sys2=feedback(G2,1)
step(sys1)
holdon
step(sys2)
分析:
System1:
RiseTime(sec):
0.567Overshoot(%):
67.2SettlingTime(sec):
14.7
System2:
RiseTime(sec):
1.609Overshoot(%):
11.9SettlingTime(sec):
18.4
系统加了超前校正(Gc=(10s+1)(2s+1)/(100s+1)(0.2s+1))后,系统的超调量大大减少,但增加了系统的上升时间和调节时间。
第七章线性离散系统的分析与校正
12.习题P383.7—20
程序:
T=1;t=0:
1:
10;
sys=tf([0,1],[1,0],T);
step(sys,t);
axis([0,10,0,1.2]);grid;
xlabel('t');
ylabel('c*(t)');
13.习题P385.7—25
程序:
K=120;G0=zpk([],[0-10],1);Gc=zpk([-5],[-4],K);
G1=feedback(G0,1);G2=feedback(G0*Gc,1);
T=0.1;G3=c2d(G0,T,'zoh');
G4=c2d(G2,T,'zoh');G5=c2d(G2,T,'zoh')
figure
(1)
step(G2,G5);grid
figure
(2)
step(G0,G3);grid
figure(3)
T=0.1;t=0:
0.1:
1;u=t;
lsim(G0,u,t,0);holdon;lsim(G2,u,t,0);grid
figure(4)
T=0.01;
G3=c2d(G0,T,'zoh');
step(G0,G3);grid
figure(5)
T=0.1;t=0:
0.1:
1;u=t;
lsim(Gc,u,t,0);holdon;lsim(G4,u,t,0);grid
采样周期T=0.1s
分析:
第一个图为原系统G0的图,第二个为加了滞后校正的图,显然加了校正后系统的性能明显提高,且满足了在单位阶跃输入时σ%≤30%
分析:
校正后的单位斜坡响应稳态误差与校正前的相比大大减少,且满足ess(∞)≤0.01
当采样周期T=0.01时
分析:
离散系统比连续系统在单位阶跃上多了纹波。
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:
09级控制工程基地2班
姓名:
代鹏飞
学号:
09220107
时间:
2011年06月10日
电气工程与信息工程学院
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