2022年MATLAB实验报告.pdf

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1、MATLAB 实验报告MATLAB/Simulink 与控制系统仿真实验报告专业: 班级: 学号: 姓名: 指导教师 : 实验 1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立一、实验目的1、掌握 MATLAB/Simulink 仿真的基本知识; 2、熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。二、实验设备电脑一台 ;MATLAB仿真软件一个三、实验内容1、熟悉 MATLAB/Smulink 仿真软件。2、一个单位负反馈二阶系统, 其开环传递函数为210( )3G sss。用 Simulink建立该控制系统模型 , 用示波器观察模型的阶跃响应曲线, 并将阶跃响应曲线导入到MAT

2、LAB 的工作空间中 , 在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 1 系统结构图图 2 示波器输出结果图3、某控制系统的传递函数为( )( )( )1( )Y sG sX sG s,其中250( )23sG sss。 用 Simulink 建立该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB的工作空间中 ,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。

3、图 3 系统结构图图 4 示波器输出结果图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 5 工作空间中仿真结果图形化输出4 、 一 闭 环 系 统 结 构 如 图 所 示 , 其 中 系 统 前 向 通 道 的 传 递 函 数 为320.520( )0.11220sG sssssg,而且前向通道有一个-0、2,0、5的限幅环节 ,图中用 N 表示 ,反馈通道的增益为1、5,系统为负反馈 ,阶跃输入经1、5 倍的增益作

4、用到系统。用Simulink建立该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB的工作空间中 ,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。图 6 系统结构图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 7 示波器输出结果实验 2 MATLAB/Simulink在控制系统建模中的应用一、实验目的1、掌握 MATLAB/Simulink在控制系统建模中的应用; 二、实验设备电脑一台 ;MA T

5、LAB 仿真软件一个三、实验内容1、给定RLC 网络如图所示。其中,( )iu t为输入变量 ,0( )u t为输出变量。求解这个系统的传递函数模型 ,零极点增益模型以及状态空间模型(假设11R,21R,1CF,1LH)。传递函数模型221)(2sssG程序代码如下: clear all; %清除工作空间的变量num=0,1; %定义分子多项式精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告den=1 2 2; %定义分母

6、多项式sy_tf=tf(num,den); %建立传递函数模型z,p,k=tf2zp(num,den) %从传递函数模型获取系统的零极点增益sy_zpk=zpk(z,p,k); %建立系统的零极点增益模型A,B,C,D=zp2ss(z,p,k); %从零极点增益模型获取系统的状态空间模型sys_ss=ss(A,B,C,D) %建立系统的状态空间模型step(sy_tf) %求解系统的阶跃响应grid on; %添加栅格程序运行结果z =Empty matrix: 0-by-1 p =-1、0000 + 1、0000i -1、0000 - 1、0000i k =1 a = x1 x2 x1 -2

7、 -1、414 x2 1、414 0 b = u1 x1 1 x2 0 c = x1 x2 y1 0 0、7071 d = u1 y1 0 Continuous-time model、精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 8 系统的阶跃响应曲线2、已知某双环调速的电流环系统的结构图如图所示。试采用Simulink 动态结构图求其线性模型。图 9simulink中的系统动态模型将图 2 模型存为“Samples

8、_4_14、mdl”文件在 MATLAB 命令窗口运行以下命令,得到一个线性状态空间模型(A,B,C,D) 。A,B,C,D=linmod(Samples_4_14); %提取simulink模型的状态空间模型输出结果如下A =1、0e+003 * -0、0781 0 0 0 1、 7964 0 -0、5000 0 0 0 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告0、0141 0 -0、5000 0 0 0 0、5

9、000 -0、5000 0 0 0 0、1600 -0、1600 0、0250 -0、 0599 B =0 1 0 0 0 C = 195、3125 0 0 0 0 D = 0 在 MATLAB 命令窗口运行以下命令num,den=ss2tf(A,B,C,D); % 将状态空间模型转换为传递函数模型pritfsys(num,den, s); %以传递函数模型形式显示出来输出结果 : num/den = 4、5475e-013 s4 + 5、8208e-011 s3 + 56137724、5509 s2 + 32454622005、9881 s + 2192879865269、 464 - s5

10、 + 1138、0052 s4 + 392683、3832 s3 + 43221369、7605 s2 + 3506268712、5749 s + 9、4013 实验 3 MATLAB/Simulink在时域分析法中的应用一、实验目的1、掌握时域分析中MATLAB/Simulink函数的应用 ; 2、掌握 MATLAB/Simulink在稳定性分析中的应用。二、实验设备精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告电脑一

11、台 ;MA TLAB 仿真软件一个三、实验内容1、某随动系统的结构如图所示。利用MA TLAB 完成如下工作:(1)对给定的随动系统建立数学模型 ;(2)分析系统的稳定性,并且绘制阶跃响应曲线;(3)计算系统的稳态误差;(4)大致分析系统的总体性能,并给出理论上的解释。图 1 系统的结构图解:利用求解的基本步骤如下1.求取系统传递函数clc;clear all;num1=20;den1=1 2 0;sys1=tf(num1,den1); %二阶系统的传递函数num2=0 、1 0;den2=0 1;sys2=tf(num2,den2); %微分环节传递函数sys_inner=feedback(

12、sys1,sys2); %内环反馈的传递函数sys_outer=feedback(sys_inner,1)%外环反馈的传递函数20 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告- s2 + 4 s + 20 得到系统的传递函数204220G(s)ss2.进行稳定性分析den=1 4 20;roots(den) %求闭环系统特征多项式的根pzmap(sys_outer); %利用 pzmap命令绘制系统的零极点图grid

13、 on; 程序运行结果ans = -2、 0000 + 4、0000i -2、 0000 - 4、0000i 由结果可知 ,系统特征根都具有负实部,因此闭环系统就是稳定的。系统零极点分布图如图2 所示精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 2 系统零极点分布图3.求阶跃响应num=20;den=1 4 20;y,t,x=step(num,den) %计算闭环系统的阶跃响应plot(x,y); %绘制阶跃响应曲线

14、grid on; 如下图 3,横坐标表示响应时间,纵坐标表示系统输出精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 3 系统阶跃响应曲线图 4 系统阶跃响应曲线4.分析系统的响应特性%计算系统的超调量y_stable=1; %阶跃响应的稳态值max_response=max(y); %闭环系统阶跃响应的最大值sigma=(max_response-y_stable) %阶跃响应的超调量程序运行结果sigma =0、2

15、076 系统稳态误差为0,波形图如下精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 5 系统误差曲线图%计算系统的上升时间for i=1:length(y) %遍历响应曲线if y(i)y_stable %如果某个时刻系统的输出值大于稳态值break; %循环中断endendtr=x(i) %计算此时对应的时间,就就是阶跃响应的上升时间%计算系统的峰值时间max_response,index=max(y); %查找系

16、统阶跃响应的最大值tp=x(index) %计算此时对应的时间,就就是阶跃响应的峰值时间%计算系统的调整时间- 取误差带为2%fori=1:length(y) %遍历响应曲线if max(y(i:length(y)=0、98*y_stable break; %循环退出endend精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告endts=x(i) %计算此时对应的时间,就就是阶跃响应的调整时间程序运行结果tr = 0、5

17、245 tp = 0、7730 ts = 1、8773 即上升时间为0、52 秒,峰值时间0、77 秒,并且系统在经过1、88 秒后进入稳态。2、 已 知 某 二 阶 系 统 的 传 递 函 数 为222)(nnnsssG,(1) 将 自 然 频 率 固 定 为1n,5, 3,2, 1,.,1.0 ,0,分析变化时系统的单位阶跃响应;(2) 将阻尼比固定为55.0,分析自然频率n变化时系统的阶跃响应(n变化范围为0、11)。(1)解:利用建立控制系统的数学模型,并且同时显示n=1,取不同值时的阶跃响应曲线clc;clear;t=linspace(0,20,200);%设置仿真时间omega=1

18、; %设置二阶系统的自然频率omega2=omega2; %计算自然频率的平方zuni=0,0、1,0 、2,0 、 5,1,2,3,5;num=omega2;for k=1:8 den=1 2*zuni(k)*omega omega2; sys=tf(num,den); y(:,k)=step(sys,t);精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告endfigure(1);plot(t,y(:,1:8);gri

19、d;gtext(zuni= 0);gtext(zuni= 0、1 );gtext(zuni= 0、2 );gtext(zuni= 0、5 );gtext(zuni= 1);gtext(zuni= 2);gtext(zuni= 3);gtext(zuni= 5);图 10 固定自然频率,阻尼比变化时系统的阶跃响应曲线结论:当固定频率后 ,改变阻尼比 ,在1时,阶跃响应曲线不再震荡 ,系统阻尼。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MA

20、TLAB 实验报告（2）绘制=0、55,n从 0、1 变化到 1 就是系统的阶跃响应曲线clc;clear;t=linspace(0,20,200); %设置仿真时间zuni=0、55; % 设定阻尼系数omega=0、1 0 、2 0 、4 0 、7 1; % 设定自然频率向量omega2=omega、*2; %计算自然频率的平方for k=1:5 %循环五次 ,分别计算在五种不同的自然频率下系统的阶跃响应 num=omega2(k); den=1 2*zuni*omega(k) omega2(k); sys=tf(num,den); %系统传递函数 y(:,k)=step(sys,t);

21、%计算当前自然频率下 ,二阶系统的阶跃响应值endfigure(2);plot(t,y(:,1:5); %在一幅图像上依次绘出上述5 条阶跃响应曲线grid;gtext(omega=0、1 );gtext(omega=0、2 );gtext(omega=0、4 );gtext(omega=0、7 );gtext(omega=1、0 );精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 11 固定阻尼系数 , 自然频率变

22、化时系统的阶跃响应曲线结论:当自然频率n从 0、1 变化到 1 时,系统震荡频率加快 ,上升时间减少 ,过渡过程时间减少 ;系统响应更加迅速 ,动态性能更好。自然频率n决定了系统阶跃响应的震荡频率。实验 4 MATLAB/Simulink在根轨迹分析法中应用一、实验目的1、掌握 MATLAB/Simulink绘制根轨迹函数; 2、掌握 MATLAB/Simulink绘制根轨迹的方法。二、实验设备电脑一台 ;MA TLAB 仿真软件一个三、实验内容1、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数)4)(1()1()(ssssksG。 (1)画出这个系统的根轨迹 ;(2)确定使闭环系统稳定的增益值k;(3

23、)分析系统的阶跃响应性能;(4)利用rltool对系统的性能进行分析。解:利用求解的基本步骤如下1 建立系统的数学模型代码精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告clc;clear;num=1 1;den=conv(1 0,conv(1 -1,1 4);sys=tf(num,den) %控制系统的开环传递函数模型程序运行结果Transfer function: s + 1 - s3 + 3 s2 - 4 s 结果

24、输出就是用来绘制部分根轨迹的那部分传递函数.绘制根轨迹图rlocus(sys); %绘制系统的根轨迹曲线grid on;title( 根轨迹图); 得到系统根轨迹如图1 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 6 系统根轨迹图利用“ rlocfind “ 命令计算选定点处的增益与其她闭环极点。k,poles=rlocfind(sys) %计算选定点处的增益与其她闭环极点运行结果k = 6、2809 poles

25、 = -2、9488 -0、0256 + 1、4592i -0、0256 - 1、4592ii 当增益6时,闭环系统的极点都位于虚轴的左部,处于稳定。3.使用rltool进行分析执行命令“rltool(sys) “得到根轨迹分析界面图形,图2所示精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图 7 控制系统根轨迹分析与设计器利用rltool进行工具分析系统的阶跃响应。设定系统增益为20,可得到如图 3的结果分析,系统稳

26、定 ,并且系统误差为 0。系统的穿越频率为 1、41,相角稳定裕度为17,剪切频率为 1、38。图 8 K=20 时系统的阶跃响应精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告实验 5 MATLAB/Simulink在频域分析法中的应用一、实验目的1、掌握 MATLAB绘制伯德图与乃奎斯特曲线; 2、熟练应用MATLAB分析稳定裕度。二、实验设备电脑一台 ;MA TLAB 仿真软件一个三、实验内容1、已知晶闸管 -直流

27、电机开环系统结构图如图所示。试用 Simulink 动态结构图进行频域分析并求频域性能指标。解:利用 simulink 求解步骤如下步骤 1 在 simulink 中建立系统动态模型 ,如下图图表9 系统动态模型图步骤 2 求取系统的线性空间状态模型,并求取频域性能指标在 MATLAB 运行以下命令A,B,C,D=linmod(Samples_7_9); %提取simulin系统的线性空间状态模型sys=ss(A,B,C,D);margin(sys); %求取频域性能指标精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - -

28、- - -第 20 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表10 系统的开环bode图与频域性能指标从图中可以瞧出: 幅值裕度 GM=26 、4dB,穿越频率为 152rad/sec 相位裕度 PM=54deg,穿越频率为 25、5rad/sec精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 21 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告实验 6 MATLAB_Simulink在控制系统校正中的应用一、实验目的1、掌握建立

29、控制系统的数学模型及设计系统的串联校正装置; 2、了解校正前后系统性能的比较。二、实验设备电脑一台 ;MA TLAB 仿真软件一个三、实验内容1、 某单位负反馈控制系统的开环传递函数)2)(1()(sssksG,设计一个串联的校正装置 ,使校正后的系统静态速度误差系数110s,相角裕度45,增益裕量dB10。解:求解步骤如下步骤 1 计算得系统开环传递函数)2)(1(20)(ssssG步骤 2 建立控制系统的数学模型代码如下clc;clear;num_open=0 20;den_open=conv(conv(1 0,1 1),1 2);sys_open=tf(num_open,den_open

30、)运行结果Transfer function: 20 - 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 22 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告s3 + 3 s2 + 2 s 步骤 3 分析系统的动态特性Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(sys_open) %计算相角裕量与增益裕量margin(sys_open); 运行结果Gm = 0、3000 Pm = -28、0814 Wcg = 1、4142 Wcp = 2、4253 频率响应特性曲线如下图表

31、 11 闭环系统的频率响应曲线计算结果显示 , 未校正系统增益裕量只有10、 5, 相角裕量为 28、 0814, 相角穿越频率为1、4142, 幅值穿越频率为2、4253。系统尚不稳定需要串联校正环节。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 23 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告步骤 4 设计系统的串联校正装置先设计止滞后环节。假定校正后的系统增益穿越频率为1,并且取零极点之比为10,则滞后环节的传递函数为01.0s1.0s% 设计串联校正器的滞后

32、环节num_zhihou=1 0 、1;den_zhihou=1 0 、01;sys_zhihou=tf(num_zhihou,den_zhihou); %滞后环节的传递函数模型sys_new=sys_open*sys_zhihou %加入滞后环节后系统的开环传递函数margin(sys_new); %绘制加入滞后环节后系统的Bode曲线图表 12 加入滞后环节的系统频率响应曲线根据滞后校正得出的结果,相应设计超前校正校正环节为5s5.0s,此时系统的频率响应如图表 3、%设计串联校正器的超前环节num_chaoqian=1 0 、5;den_chaoqian=1 5;sys_chaoqian

33、=tf(num_chaoqian,den_chaoqian);精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 24 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告sys_new=sys_new*sys_chaoqian;margin(sys_new);图表13 加入超前滞后校正环节后系统的频率响应曲线从上图知 ,此时闭环系统的增益裕量为13、3,相角裕量为52、5,穿越频率为1、37; %对比校正前后的系统频率响应figure(1);bode(sys_open);hold

34、 on;bode(sys_new);gtext(校正前的 );gtext( 校正后的 );gtext(校正前的 );gtext( 校正后的 );grid on精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 25 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表14 系统校正前后不同的频率响应曲线校正后的系统开环传递函数为Transfer function: 20 s 2 + 12 s+1 - s5+ 8、01 s4+ 17、08 s3 + 10、17s2+0、1 s 步

35、骤 5 比较教正前后的系统性能%系统校正前后的阶跃响应曲线figure(2);step(feedback(sys_open,1);grid on;figure(3);step(feedback(sys_new,1);grid on;gtext(校正前的 );gtext( 校正后的 );grid on;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 26 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表15 系统校正前的阶跃响应曲线图表16 系统校正后的阶跃响应曲线步骤

36、6 采用rltool 工具进行校正分析使用命令rltool(sys_open) 校正结果如下图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 27 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表17 利用 rltool 进行校正环节设计实验 6 MATLAB_Simulink在控制系统校正中的应用一、实验目的1、掌握建立控制系统的数学模型及设计系统的串联校正装置; 2、了解校正前后系统性能的比较。二、实验设备电脑一台 ;MA TLAB 仿真软件一个三、实验内容1、 某

37、单位负反馈控制系统的开环传递函数)2)(1()(sssksG,设计一个串联的校正装置 ,使校正后的系统静态速度误差系数110s,相角裕度45,增益裕量dB10。解:求解步骤如下步骤 1 计算得系统开环传递函数)2)(1(20)(ssssG步骤 2 建立控制系统的数学模型代码如下clc;clear;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 28 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告num_open=0 20;den_open=conv(conv(1 0,1

38、1),1 2);sys_open=tf(num_open,den_open)运行结果Transfer function: 20 - s3 + 3 s2 + 2 s 步骤 3 分析系统的动态特性Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(sys_open) %计算相角裕量与增益裕量margin(sys_open); 运行结果Gm = 0、3000 Pm = -28、0814 Wcg = 1、4142 Wcp = 2、4253 频率响应特性曲线如下精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 29 页，共 4

39、7 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表 18 闭环系统的频率响应曲线计算结果显示 , 未校正系统增益裕量只有10、 5, 相角裕量为 28、 0814, 相角穿越频率为1、4142, 幅值穿越频率为2、4253。系统尚不稳定需要串联校正环节。步骤 4 设计系统的串联校正装置先设计止滞后环节。假定校正后的系统增益穿越频率为1,并且取零极点之比为10,则滞后环节的传递函数为01.0s1.0s% 设计串联校正器的滞后环节num_zhihou=1 0 、1;den_zhihou=1 0 、01;sys_zhihou=tf(num_zhihou,den_zhihou)

40、; %滞后环节的传递函数模型sys_new=sys_open*sys_zhihou %加入滞后环节后系统的开环传递函数margin(sys_new); %绘制加入滞后环节后系统的Bode曲线精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 30 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表 19 加入滞后环节的系统频率响应曲线根据滞后校正得出的结果,相应设计超前校正校正环节为5s5.0s,此时系统的频率响应如图表 3、%设计串联校正器的超前环节num_chaoqian

41、=1 0 、5;den_chaoqian=1 5;sys_chaoqian=tf(num_chaoqian,den_chaoqian);sys_new=sys_new*sys_chaoqian;margin(sys_new);精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 31 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表20 加入超前滞后校正环节后系统的频率响应曲线从上图知 ,此时闭环系统的增益裕量为13、3,相角裕量为52、5,穿越频率为1、37; %对比校正前

42、后的系统频率响应figure(1);bode(sys_open);hold on;bode(sys_new);gtext(校正前的 );gtext( 校正后的 );gtext(校正前的 );gtext( 校正后的 );grid on精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 32 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表21 系统校正前后不同的频率响应曲线校正后的系统开环传递函数为Transfer function: 20 s 2 + 12 s+1 - s5

43、+ 8、01 s4+ 17、08 s3 + 10、17s2+0、1 s 步骤 5 比较教正前后的系统性能%系统校正前后的阶跃响应曲线figure(2);step(feedback(sys_open,1);grid on;figure(3);step(feedback(sys_new,1);grid on;gtext(校正前的 );gtext( 校正后的 );grid on;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 33 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告

44、图表22 系统校正前的阶跃响应曲线图表23 系统校正后的阶跃响应曲线步骤 6 采用rltool 工具进行校正分析使用命令rltool(sys_open) 校正结果如下图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 34 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表24 利用 rltool 进行校正环节设计实验 7 MATLAB/Simulink在非线性系统中的应用一、实验目的1、掌握非线性系统阶跃响应的分析。二、实验设备电脑一台 ;MA TLAB 仿真软件一个三、

45、实验内容1、给定如图所示的单位负反馈系统。在系统中分别引入不同的非线性环节(饱与、死区与磁滞),观察系统的阶跃响应,并且分析、比较不同的非线性环节对系统性能的影响。解:步骤 1,没有任何非线形环节的系统,其阶跃响应曲线如下图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 35 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表25 未加入非线形环节的系统阶跃响应曲线步骤 2 加入了饱与非线形环节的系统框图,饱与非线形环节的输出上限为0、1,输出下限为-0、1。其阶跃响应曲

46、线如下图表26 加入饱与非线形环节的系统阶跃响应曲线plot(tout1,out1); %绘制第一条阶跃响应曲线精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 36 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告hold on ; %设定在同一幅图象上绘制多条曲线grid on ;gtext(0 、05 ); %为曲线添加标注plot(tout2,out2); %绘制第二条阶跃响应曲线gtext(0 、1 ); %为曲线添加标注plot(tout3,out3); %绘制第

47、三条阶跃响应曲线gtext(0 、2 ); %为曲线添加标注plot(tout4,out4); %绘制第四条阶跃响应曲线gtext(0 、5 ); %为曲线添加标注图表27 加入不同饱与非线形环节时系统阶跃响应曲线步骤 3 在系统中引入死区非线形环节,系统框图如下精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 37 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表28 加入死区非线形环节的系统框图plot(tout1,out1); %绘制第一条阶跃响应曲线hold on

48、 ; %设定在同一幅图象上绘制多条曲线grid on ;gtext(0 、2 ); %为曲线添加标注plot(tout2,out2); %绘制第二条阶跃响应曲线gtext(0 、5 ); %为曲线添加标注plot(tout3,out3); %绘制第三条阶跃响应曲线gtext(1 、0 ); %为曲线添加标注plot(tout4,out4); %绘制第四条阶跃响应曲线gtext(2 、0 ); %为曲线添加标注图表29 加入死区非线形环节的系统阶跃响应曲线精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 38

49、 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表6 加入不同死区环节时系统的阶跃响应曲线结论 :随着死区范围增加,系统开始响应阶跃输入信号的时刻也逐渐推迟步骤步骤 4 在系统引入死区单元与饱与单元,系统框图如下图表7 同时系统引入死区单元与饱与单元的系统框图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 39 页，共 47 页 - - - - - - - - - - MATLAB 实验报告图表30 同时系统引入死区单元与饱与单元的系统阶跃响应曲线实验 8 MATLAB

50、/Simulink在离散控制系统中的应用一、实验目的1、掌握离散系统阶跃响应的分析; 2、了解采样周期对离散系统稳定性的影响。二、实验设备电脑一台 ;MA TLAB 仿真软件一个三、实验内容1、 给定单位负反馈离散控制系统,其采样周期为1s,开环传递函数为21)(sssG与零阶保持器 ZOH 串联 ;同时 ,开环增益k。求闭环系统稳定的条件,并且绘制k 取不同值时闭环系统的阶跃响应曲线。解:步骤 1:建立系统的数学模型,代码如下clc;clear; %清除工作空间的所有变量Ts=1; %采样周期num=1,1;den=1,0,0;精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - -