自动控制原理实验报告.docx
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自动控制原理实验报告
课程名称：
自动控制原理
实验项目：
自动控制原理的MATLAB实验
实验地点：
东配楼机房
专业班级：
应物1001学号：
学生姓名：
指导教师：
2013年10月10日
一、实验目的和要求（必填）
1、了解和熟悉matlab在自动控制原理中的应用
2、能用matlab实现自动控制原理中的模拟
二、实验内容和原理（必填）
第一题：
利用matlab画出
第二题：
利用matlab求解下列变换
额外，书本33页
第三题：
利用matlab
1）分别适当选用传递函数模型或零极点模型描述G1,G2,G3
2）1）中已经描述的G1,G2,G3进行不同模型转换描述（即是用传递函数模型描述转换为零极点模型描述，反之亦然。
3）求解整个闭环系统的传递函数C（s）/R（s）并求解其相应时域模型。
第四题：
利用matlab建立下列传递函数模型C（s）/R（s）
（1）
（2）
第五题：
利用matlab传递函数模型Y（s）/R（s），其中
。
二、主要仪器设备（必填）
计算机、matlab7.0
三、操作方法与实验步骤（可选）
打开matlab7.0，新建M文件，输入程序：
第一题：
t=[1:
1:
9];
Ya=[12.51,13.54,15.60,15.92,20.64,24.53,30.24,30.00,36.34];
Yb=[2.87,20.54,32.21,40.50,48.31,64.51,72.32,85.98,89.77];
Yc=[10.11,8.14,14.17,20.14,40.50,39.45,60.11,62.13,20.90];
title（'稳定性变化规律'）
xlabel（'时间'）
ylabel（'稳定性'）
legend（'样品a','样品b','样品c'）
plot（t,Ya,'b:
x',t,Yb,'g-o',t,Yc,'k--square'）
第二题：
clc
clear
clc
symstsa
f1=exp（a*t）
f2=t-sin（t）
F1=1/（s*（1+s^2））
F2=（s+3）/（（s+1）*（s+2））
G1=（4*s+2）/（（s+1）*（s+2））
G2=（1.5*s+2）/（（s+1）*（s+2））
L1=laplace（f1）
L2=laplace（f2）
l1=ilaplace（F1）
l2=ilaplace（F2）
g1=ilaplace（G1）
g2=ilaplace（G2）
第三题：
clc
clearall
clc
symsts
num1=[1,1];
den1=[1,1,0];
num2=[1,1];
den2=[1,2,0];
num3=[1];
den3=[0.1,1.2,2];
G1=tf（num1,den1）
G2=tf（num2,den2）
G3=tf（num3,den3）
KGain1=1;
P1=[0,-1];
Z1=[-1];
KGain2=1;
P2=[0,-2];
Z2=[-1];
KGain3=10;
P3=[-10,-2];
Z3=[];
g1=zpk（Z1,P1,KGain1）
g2=zpk（Z2,P2,KGain2）
g3=zpk（Z3,P3,KGain3）
H1=parallel（G1,G2）
H2=series（H1,G3）
H3=feedback（H2,1）
H4=（2*s^3+5*s^2+3*s）/（0.1*s^6+1.5*s^5+5.8*s^4+10.4*s^3+9*s^2+3*s）%H4为H3的结果
h4t=ilaplace（H4）
第四题：
clc
clear
clc
symsts
num1=[1,1];
den1=[1,2];
num2=[1];
den2=[500,0,0];
G1=tf（num1,den1）;
G2=tf（num2,den2）;
G3=series（G1,G2）
G4=parallel（G1,G2）
第五题：
clc
clearall
clc
symsts
num1=[1];
den1=[1,12];
num2=[1];
den2=[1,2];
num3=[1,0,1];
den3=[1,4,4];
num4=[1,1];
den4=[1,6];
num5=[1,1];
den5=[1,6];
num6=[2,1];
den6=[1];
num7=[2];
den7=[1];
G1=tf（num1,den1）
G2=tf（num2,den2）
G3=tf（num3,den3）
G4=tf（num4,den4）
H1=tf（num5,den5）
H2=tf（num6,den6）
H3=tf（num7,den7）
Ys_Rs=（G1*G2*G3*G4）/（1+G2*G3*H2-G3*G4*H1+G1*G2*G3*G4*H3）
四、实验数据记录和处理（可选）
第一题：
第二题结果：
第三题结果：
Transferfunction:
s+1
-------
s^2+s
Transferfunction:
s+1
---------
s^2+2s
Transferfunction:
1
-------------------
0.1s^2+1.2s+2
Zero/pole/gain:
（s+1）
-------
s（s+1）
Zero/pole/gain:
（s+1）
-------
s（s+2）
Zero/pole/gain:
10
------------
（s+10）（s+2）
Transferfunction:
2s^3+5s^2+3s
-------------------
s^4+3s^3+2s^2
Transferfunction:
2s^3+5s^2+3s
---------------------------------------------
0.1s^6+1.5s^5+5.8s^4+8.4s^3+4s^2
Transferfunction:
2s^3+5s^2+3s
----------------------------------------------------
0.1s^6+1.5s^5+5.8s^4+10.4s^3+9s^2+3s
H4=（2*s^3+5*s^2+3*s）/（1/10*s^6+3/2*s^5+29/5*s^4+52/5*s^3+9*s^2+3*s）
h4t=1/38*sum（（186*_alpha+99*_alpha^2+8*_alpha^3+130）*exp（_alpha*t）,_alpha=RootOf（_Z^4+14*_Z^3+44*_Z^2+60*_Z+30））
第四题：
Transferfunction:
s+1
------------------
500s^3+1000s^2
Transferfunction:
500s^3+500s^2+s+2
-------------------------
500s^3+1000s^2
第五题：
G1=
1
------
s+12
Continuous-timetransferfunction.
G2=
1
-----
s+2
Continuous-timetransferfunction.
G3=
s^2+1
-------------
s^2+4s+4
Continuous-timetransferfunction.
G4=
s+1
-----
s+6
Continuous-timetransferfunction.
H1=
s+1
-----
s+6
Continuous-timetransferfunction.
H2=2s+1
Continuous-timetransferfunction.
H3=2
Staticgain.
Ys_Rs=
s^15+47s^14+963s^13+11467s^12+89098s^11+480412s^10
+1.866e06s^9+5.345e06s^8+1.149e07s^7+1.879e07s^6
+2.368e07s^5+2.324e07s^4+1.767e07s^3+9.981e06s^2
+3.705e06s+663552
---------------------------------------------------------------------------
2s^17+143s^16+4542s^15+85121s^14+1.056e06s^13+9.242e06s^12
+5.936e07s^11+2.876e08s^10+1.072e09s^9+3.111e09s^8
+7.085e09s^7+1.267e10s^6+1.765e10s^5+1.88e10s^4
+1.479e10s^3+8.091e09s^2+2.736e09s+4.287e08
Continuous-timetransferfunction.
五、实验结果与分析（必填）
通过使用matlab，简化了自动控制过程中的计算问题，我们只需要知道matlab中的一些函数用法即可算出各种复杂的控制程序，节省了不少时间和精力，提高了工作效率。
同时，通过matlab的输出结果能直观的看出各个量，并能自动画出图形，这对结果的检验提供了很大的帮助。
不难发现通过计算得到的结果和matlab输出的结果完全一样，而且复杂的计算人工可能完全算不出来，但是matlab却能做到。
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