自动控制原理实验报告副本.docx
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自动控制原理实验报告副本.docx
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自动控制原理实验报告副本
实验一应用MATLAB处理系统模型
一、实验目的:
1、 熟悉MATLAB及控制工具箱的使用。
2、 在MATLAB的环境下研究系统数学模型的建立和简化。
二、实验内容:
1.熟悉MATLAB软件
练习基础知识和编程部分的例题,熟悉软件的使用方法。
2.设两个子系统为
a.
,n为学号的最后两位数。
b.
,n为学号的最后两位数。
建立系统的模型,通过tf和zpk等函数建立。
分别将两个系统进行串联,并联和反馈,并进行模型简化。
进行系统并联的建模,使用函数parallel实现;
进行系统的串联建模,使用series函数实现;
进行系统的反馈建模,使用feedback函数实现。
三、预习要求:
利用所学知识,编写实验内容中的相应程序,并写在预习报告上。
a、
G1=tf([3],[14]);
G2=tf([257],[123]);
sys1=parallel(G1,G2)
sys2=series(G1,G2)
sys3=feedback(G1,G2)
运行结果:
Transferfunction:
5s^2+71s+237
-----------------------
s^3+6s^2+11s+12
Transferfunction:
6s+171
-----------------------
s^3+6s^2+11s+12
Transferfunction:
3s^2+6s+9
------------------------
s^3+6s^2+17s+183
b、
G1=tf([251],[123]);
G2=tf([510],[157]);
sys1=parallel(G1,G2)
sys2=series(G1,G2)
sys3=feedback(G1,G2)
运行结果:
Transferfunction:
7s^3+139s^2+321s+87
----------------------------
s^3+59s^2+117s+171
Transferfunction:
10s^3+45s^2+55s+10
---------------------------
s^3+59s^2+117s+171
Transferfunction:
2s^3+119s^2+286s+57
------------------------------
11s^3+104s^2+172s+181
实验二应用MATLAB进行时域和根轨迹分析
一、实验目的
1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析
2、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析
二、实验内容:
1、时域分析
(1)根据下面传递函数模型:
绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量,绘制系统的单位脉冲响应曲线。
采用impulse,step函数
(2)典型二阶系统传递函数为:
当ζ=0.7,ωn取2、4、6、8的单位阶跃响应。
参见参考程序一
2、根轨迹分析
已知一个单位负反馈系统开环传递函数为:
(n为学号的最后两位数)
(1)画出系统的根轨迹图;
(2)求使闭环系统稳定的增益范围。
三、预习要求:
利用所学知识,编写实验内容中1到2的相应程序,并写在预习报告上。
2.1.1impulse和step
t=0:
0.01:
3;
G=tf([52530],[16108]);
figure
(1)
impulse(G,t)
xlabel('t')
ylabel('c(t)')
title('impulseresponse')
grid
figure
(2)
step(G,t)
xlabel('t')
ylabel('c(t)')
title('stepresponse')
grid
2.1.2
zeta=0.7;
t=0:
0.01:
3;
omiga=[2468];
G1=tf([omiga
(1)^2],[12*omiga
(1)*zetaomiga
(1)^2]);
figure
(1)
step(G1,t)
grid
xlabel('t')
ylabel('c(t)')
title('omiga=2stepresponse')
G2=tf([omiga
(2)^2],[12*omiga
(2)*zetaomiga
(2)^2]);
figure
(2)
step(G2,t)
grid
xlabel('t')
ylabel('c(t)')
title('omiga=4stepresponse')
G3=tf([omiga(3)^2],[12*omiga(3)*zetaomiga(3)^2]);
figure(3)
step(G3,t)
grid
xlabel('t')
ylabel('c(t)')
title('omiga=6stepresponse')
G4=tf([omiga(4)^2],[12*omiga(4)*zetaomiga(4)^2]);
figure(4)
step(G4,t)
grid
xlabel('t')
ylabel('c(t)')
title('omiga=8stepresponse')
四幅图处于同一张图程序
symss
foromiga=[2,4,6,8]
zeta=0.7;
wn=sym(num2str(omiga));
zet=sym(num2str(zeta));
figure
(1)
ezplot(ilaplace(omiga^2/s/(s^2+2*zet*omiga*s+omiga^2)),[010]);
holdon;
end
gridon
title('omiga:
2,4,6,8')
axis([01001.8])
gtext('2')
gtext('4')
gtext('6')
gtext('8')
2.2.1
num=[157];
den1=conv([10],[12]);
den=conv(den1,[115]);
G=tf(num,den)
rlocus(G)
title('根轨迹图')
2.2.2
系统稳定增益K范围0~55187
实验三应用MATLAB进行频域设计和校正设计
一、实验目的
掌握使用Bode图法进行控制系统设计的方法
二、实验内容
1、一系统开环传递函数为:
,绘制系统伯德图,并求出系统的相角稳定裕量和幅值稳定裕量。
(n为学号的最后两位数)
2、设单位负反馈被控对象的传递函数为:
设计串联校正,使其满足要求:
单位斜坡输入时,稳态误差小于10%,ωc≥4rad/s,γ≥45°,幅值裕度h≥10dB。
三、预习要求:
利用所学知识,编写实验内容中1到2的相应程序,并写在预习报告上。
3.1
[num,den]=zp2tf([-57],[0-2-4-1],500);
G=tf(num,den)
bode(G)
[mag,phase]=margin(G)
mag=
5.3099e-004
phase=
-136.7406
3.2
K=1/0.1;
G0=zpk([],[0-1],K);
[h0,r,wx,wc]=margin(G0)
wm=4;
L=bode(G0,wm);
Lwc=20*log10(L)
a=10^(-0.1*Lwc)
T=1/(wm*sqrt(a));
phi=asin((a-1)/(a+1))
Gc=(1/a)*tf([a*T1],[T1])
Gc=a*G0
G=Gc*G0
bode(G,'R',G0,'G--')
grid
[h,r,wx,wc]=margin(G)
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