2023年控制系统设计与仿真实验报告.docx

控制系统设计与仿真上机实验报告学院：自动化学院班级：自动化姓名：学号：一、 第一次上机任务1、熟悉matlab软件的运行环境，包括命令窗体，workspace等，熟悉绘图命令。2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激下响应的数值解。 ，3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。 ，4、 自学OED45指令用法，并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。程序代码如下：;曲线如下： 二、 第二次上机任务1、试用simulink方法解微分方程，并封装模块，输出为。得到各状态变量的时间序列，以及相平面上的吸引子。参数入口为的值以及的初值。（其中，以及初值分别为） 提示：模块输入是输出量的微分。Simulink: 曲线如下:2、用simulink搭建PI控制器的控制回路，被控对象传递函数：，分别分析 （1）、比例系数由小到大以及积分时间由小到大对阶跃响应曲线的影响。 （2）、控制器输出有饱和以及反馈有时滞情况下，阶跃响应曲线的变化。 （3）、主控制回路传递函数为：，副回路为：，主回路采用PI控制器，副回路采用P控制器，分析控制系统对主回路以及副回路的阶跃扰动的抑制。注：PI控制器表达式为，串级控制如图所示。（1）（2）(3)3. 编写S函数模块，实现两路正弦信号的叠加，正弦信号相位差为60度。还没做出来，正在努力做。三、 第三次上机任务1、 利用使能原理构成一个半波整流器，并模拟市电输入下(220v, 50Hz)，整流器接一一阶惯性环节,惯性环节的输出波形。2、利用触发子系统构建以零阶保持器，实现对正弦信号的采样，并比较不同采用周期下的采样波形。3、若被控对象传递函数为,控制器为，试用simulink搭建一单位反馈控制系统，分析采用周期T对系统单位阶跃响应的影响。4、设一单位反馈控制系统，控制器采用PI控制，Kp=200,Ki=10, 控制器饱和非线性宽度为2，受控对象为时变模型，由微分方程给出，如下： 求系统单位阶跃响应，并分析不同Kp取值对响应曲线的影响。四、 第四次上机任务1、 熟悉控制系统各个模型表示方法的命令以及它们之间的相互转化。（展开形式，零极点形式，状态空间形式以及部分分式形式。）2、试用至少三种方法，判断一下系统的稳定性:（1） （2） 解：（1） （2）3、试产生一周期为5秒，时长为30秒，最大值为1，最小值为0的三角波；得到如下一阶系统在三角波输入下的时间响应曲线。 4、对如下二阶系统做时域分析，得到阻尼比在01之间变化的时候，阶跃响应的上升时间，调节时间，峰值时间，超调量以及衰减比（第一个峰值与稳态值之差与第二个峰值与稳态值之差的比）其中。 6、已知开环传递函数如下，1）试用根轨迹方法得到其临界稳定增益。2）若k=10,试用伯德图方法，判断其稳定性。7、已知系统开环传递函数如下试设计一超前校正环节，使得超调量为20%，调节时间为1s。系统单位斜坡稳态响应误差为10%。并作出校正前后后的系统单位阶跃响应时域曲线加以比较。