《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书（2009）

一．仿真实验内容及要求：

1．MATLAB软件

要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。 2．各章节实验内容及要求

1）第三章 线性系统的时域分析法

? 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；

? 对教材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；

? 在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。

，在Ka?100时，试采? 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。 2）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；

； ? 利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）

? 在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18，并对结果进行分析。

3）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； 4）第六章 线性系统的校正

利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能。 5）第七章 线性离散系统的分析与校正

? 利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。 ? 利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。 二．仿真实验时间安排及相关事宜

1．依据课程教学大纲要求，仿真实验共6学时，教师可随课程进度安排上机时间，学生须在实验之前做好相应的准备，以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容； 2．实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告； 3．仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订；

4．仿真实验报告必须在本学期第15学周结束之前上交授课教师。

自动化系《自动控制原理》课程组 2009.03

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第三章 线性系统的时域分析法

3-5.设单位反馈系统的开环传递函数为:G(s)= 阶跃响应输入下的动态响应. 仿真程序：

G1=tf([1],[1 1 1]); G2=tf([0.4 1],[1 0.6 0]); sys1=feedback(G2,1) sys2=feedback(G1,1) figure(1) step(sys1); grid figure(2) step(sys2);grid

(0.4s?1)试求系统在单位

s(s?0.6)1.4Step ResponseSystem: sysPeak amplitude: 1.18Overshoot (%): 18At time (sec): 3.2System: sysFinal Value: 1System: sysSettling Time (sec): 7.741.2System: sys1Rise Time (sec): 1.460.8Amplitude0.60.40.200246Time (sec)81012

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0.7System: sys2Peak amplitude: 0.652Step ResponseOvershoot (%): 30.4At time (sec): 2.430.6System: sys2Settling Time (sec): 7.74System: sys2Final Value: 0.50.5Amplitude0.4System: sys2Rise Time (sec): 0.9860.30.20.100246Time (sec)810120.4s+12s +s+1Transfer FcnStep12s +s+1ScopeTransfer Fcn1

3-9.设控制系统如图所示，要求：

(1)取T1=0,T=0.1,计算测速反馈校正系统的超调量、调节时间和速度误差；

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(2)取T1=0.1，T2=0，计算比例-积分系统的超调量、调剂时间和测速误差。 仿真程序：

G=tf([10],[1 1 0]); H1=tf([0.1 0],[1]); H2=tf([0.1 1],[1]); sys1=feedback(G,H1) sysn1=feedback(sys1,1) sys2=series(G,H2) sys3=feedback(sys2,1) t=0:0.01:10; figure(1)

step(sysn1,t); grid figure(2)

step(sys3,t); grid

System: sysn1Peak amplitude: 1.35Overshoot (%): 35.1At time (sec): 1.05Step Response1.41.2System: sysn1Settling Time (sec): 3.54System: sysn1Final Value: 11Amplitude0.8System: sysn1Rise Time (sec): 0.4250.60.40.20012345Time (sec)678910

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Step Response1.4System: sys3Peak amplitude: 1.37Overshoot (%): 37.1System: sys3At time (sec): 0.94Settling Time (sec): 3.44System: sys3Final Value: 11.21Amplitude0.8System: sys3Rise Time (sec): 0.3920.60.40.20012345Time (sec)678910

E3.3. A closed-loop control systerm is shown in the figure,

1) Dermine the transfer function C(s)/R(s).

2) Dermine the poles and zeros of the transfer function.

3) Use a unit step input ,R(s)=1/s,and zeros abtain the partial fraction expansion for C(s) and the stedy-state value .

4) Polt c(t)and discuss the effect of the real and complex poles of the transfer function.

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