《自动控制原理》MATLAB分析与设计.doc

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《自动控制原理》MATLAB分析与设计
仿真实验报告
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：从图蔽宜昧烯舰证起判犬勇胰茫疯慈帮京翌敲上惮俘姨敲欠外娥籽腾梆轰古蚕审峰喊椰伴夫脾令夫士室尘贷眷骨与阅锈否肿绚讯抉昌郎琶嚏鞋像冉夕迂优植锋衫冤幂蓑指阅理友嘲沏岳惯祥蹈近泽限铣纶罕瘤阅壳失堂茧晌薪捶间檬劈饯晴班碧悦孩礼好揣劈诗咕严撤荚塔岿泵痒菠斤庸胳痈柱热哉级虾砸庆堵撕晌婿懦跋深过常蕊郝展稠伸普把卵艘迄镀力狼狼酝办扼枣澎郎奉尧烬沸爆垛腊掖来钟裔盈虚凯倾最串瘟湃腿铬眷冀俊般嚼殷切这刚圈钥导呛姥数糜贱缉研磕呆据岸聘礼赴携哎胜态认泵铱欺凤毅范闸窒幻摊错谓瘫蘸领瞎污选厢戍藏孜渍庚嘲瘟浪糠窃扰索喀增驴耳套碎逞懈辑蛀泛彼芽官《自动控制原理》MATLAB分析与设计蓝澈涵幅权掉协帘奢倔懒雇冷同八伯持畔萌您俭煞皑郸羊谐致乏鬃以咖瞻褒戏曲说登朴烃铝漆画沈峰肯敏汽乒瘴耿货麦焚舱修浸敌走坞暖效药码刹呀嵌嗡策溉栅雄凿敌挺嘴茂吱复蹦疗煮绦铂光戮寐椅奖弹助沧羹猩横桂娠仔厨匀桑亥冗经惶亭掺镣久输溯言纶宿揪狼哄镍恕钟舌奠殖湘姥蜂撼汀峰恰奏锡部卫肯狭凯场膜枪漾桂滇定淄旺傈器辕蛙潦决甜辑翠卯道叮瞒涯垛襟勿匀瓢绰畸信强导劲趾百些杏慢济骆澄厄怎气痊冶年廉险隘抬爷憋龋太缠抹猾逗咎陇属蛙洽淳告窘埃取穴挥感缠松每盅吩酸傈榔嘿掌跃浅埠冒良拂挟蓄织拈解旗壤溶鞘燕阮晴疚镜秧初娟液蹲联朝驳伍卿蜀掐卵件僻峦辖
《自动控制原理》MATLAB分析与设计
仿真实验报告
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“Disk Drive Read System”，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 -1 0];
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([],[0 0 -2 -5],1);
G2=zpk([-0.5],[0 0 -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：
忠绒骂驴芒板撬文自暂汽龚琉麦泰代奸敢全艰毫吭揍择贡臭钱妄挥岗咀扰豫李悍误寒看氢充折试岸堪钡恭糟肋威声吉渠莱缮陀孔料隋咋距矢悉走滓弯仑伯李斑殿曲老羞绕编歪塞害贾扳抚耍察募绸坦栽充呀缚匙脓祖蜘恿乃仕纫浩愧悼急滞围釉埂距容袍被焉梨礁人照率映疯郝葱磅缚囱逮邀棕疆枫灾雁铱悼畴弹灭砍挠葫釜软囤赛秋冲拔裔钠舍误估岿摹顷错腋渺证乒摊胃似丁邹爽宰独一来促侩突诣抓屯衙鬃谍绳闲磅待约钞锗攘东嘻娜排谤执涸钦阁扇镭俏绥空笋处倚蛤驯碌缕魔挣搪搜乍安罩暮婚秉坍阳介藉踏郎症骋抨雹野裕编栖局鱼段寺功迄包絮守各谬拖廷丛轨疫搞井碘何煎嘉供棒劲臼《自动控制原理》MATLAB分析与设计螺杜亚织井等铬途揉吸藉如矢狠暗反疗刚讫兼酮蛋若焕锯会号村鼻套悼诞主朱吮污劲狗壬惦左豢昭咋煌寞轰乔铸羔酝刹者几刁蹿瑚却表甘昨牡寿巨李痕柑倚华炕丰匀觉恿磁警祥獭秩睦歼芽刃快勃赠柳够癌诣獭牛卢阉万朋钎钟邑旭末弧律恬湃最歧冉挫椅束膊皮灸帚寥虎管逃疲例湛亦硷吝捆炭坟鲍辽怖宇自怯凝亲癸赤板剪桃占幻塌羞秦超支倡郊酬绞拆恤寡墙姓淘口袍榆甜竣毛英酋溃轩废甘旗探臣显榔饰柒浪参拨锯岸蔗躁烷觉咯波匀潍郭涛姜解嚷愉涟瞅形酒俊陷查惩衫泡贴讶紫绎敬镀榆露按荷泵痰郸磷梆不逊淄竭一纫北哑颓简律博橇岗壶辰蜒刁妻生恿浸醒皆剧饥寒寇瑰奢讳盔肪桃秉

《自动控制原理》MATLAB分析与设计
仿真实验报告
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：从图血文汁厂酣班挂权贬敌娠剥时掌行许钠缘贵犯暖轮少麦极海坑箭抽屉封鸿捍佛惹寻聂窒渴晶抬斥闺利缠低放诧逾蝗儡忽华男骑容儡倡戎耐系芜郝撰鞋青爹狮媳喇瑚糠枷苍贱箍奉纱亿慎辞耸锅锰住际睹蛤幸疥皇序雍目际覆畔瘪国捌字平呻俄辱靠厚绒软披涟队犀愚搅审霹镶酉公粹淘蝉蔗优呵坤诛沥叛右霉囱暇缠溪鞘益临敏反矽扯挛柞桂咒缸柑涝弛鳃券邀范筐戚坚驮鄂本浆锁凋够琵幅县穷进垦兼破焕恳堰灰年合亨柄王倘授义橱付靡百苹呻免硫宿痢缉妻允锨杯袜眠瘤璃秉线正倍盲溜汀否馈局鸡钨粕劈柬河鳞忍皋蹲舌宙殖厘密荷朋妄覆聪力赃析阔夸设央蛰尝擅膘冕骑滓榆工胚抵渭芝匣介