自控仿真作业汇总Word文档下载推荐.docx
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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。
对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，在时，试采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
第三章线性系统的时域分析法
3.1对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点系统动态性能进行比较，分析仿真结果；
单位反馈系统的开环传递函数为该系统的阶跃响应曲线如下图所示，其中虚线表示忽略闭环零点时的阶跃响应曲线.
参数
系统
上升时间
调节时间
峰值时间
峰值
超调量
有闭环零点（实线）
1.94
7.74
3.09
1.18
18
无闭环零点（虚线）
2.42
3.61
1.16
16
由上图及表格可以看出，闭环零点的存在可以在一定程度上减小系统的响应时间，但是同时也增大了超调量，所以，在选择系统的时候应该同时考虑减小响应时间和减小超调量。
并在一定程度上使二者达到平衡，以满足设计需求。
3.2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；
测速反馈校正系统控制系统，比例-微分校正系统要求：
（1）取T1=0，T2=0.1；
2）取T1=0.1，
T2=0；
试分析在不同控制器下的系统的调节时间，超调量，速度误差。
图3-9-1
图3-9-1峰值时间tp=1.05s,超调量%=31.5%，调节时间ts=3.54s（=2%;
）
图3-9-2
图3-9-2峰值时间tp=0.94s,超调量%=37.1%，调节时间ts=3.44s（=2%;
3.3在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。
E3.3系统的开环传递函数为
Determinethepolesandzerosofthetransferfunction;
Useaunitstepinput,R（s）=1／s,andobtainthepartialfractionexpansionforC（s）
Andthesteady-statevalue.
Plotc（t）anddiscusstheeffectoftherealandcomplexpolesofthetransferfunction.
numg=[6205];
deng=[11312810];
numh=[1];
denh=[1];
[num,den]=feedback（numg,deng,numh,denh）
sys=tf（num,den）;
p=roots（den）
z=roots（num）
t=0:
0.0005:
3;
figure
（1）
step（sys,t）;
grid;
xlabel（'
t'
）;
ylabel（'
c（t）'
title（'
阶跃响应'
figure
（2）
rlocus（sys）;
figure（3）
pzmap（sys）;
j'
1'
零极点分布图'
grid；
由图可知，该系统的上升时间=0.405，峰值时间=2.11，超调量=0.000448，峰值为1。
由于闭环极点就是微分方程的特征根，因此它们决定了所描述系统自由运动的模态，而且在零初始响应下也会包含这些自由运动的模态。
也就是说，传递函数的极点可以受输入函数的激发，在输出响应中形成自由运动的模态。
3.4对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，在时，试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，在时，试采用微分反馈使系统性能满足等设计指标。
参数
单位反馈系统（蓝）
0.0681
0.376
0.159
1.22
21.8
微分反馈系统（绿）
0.104
0.248
0.216
1.02
2.37
通过以上图表可以看出给系统外加一个微分反馈（G（s）=0.029S+1）可使系统的超调量和调节时间降低，所以在系统中增加微分反馈可以增加系统的稳态性能。
第四章线性系统的根轨迹法
4.1在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5；
E4.5AcontrolsystermshowninFigure4.1hasaplant
1）WhenGc（s）=K,showthatthesystemisalwaysunstablebysketchingtherootlocus.
2）When,sketchtherootlocusanddeterminetherangeofkforwhichthesystemisstable.Determinethevalueofkandthecomplexrootswhentwolieonthejw-axis.
结果分析：
在第一小题的根轨迹图中可以看出，系统的闭环极点都位于s平面的有半平面，所以系统不稳定。
4.2利用MATLAB绘制教材P181.4-5-（3）；
4.3在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10并对结果进行分析
图4-10-1
由系统的闭环根轨迹可知，当K*从0变到时，系统始终有特征根在s右半平面，所以系统不稳定。
图4-10-2
由系统的闭环根轨迹可知，当0<
K*<
22.75时，闭环系统稳定。
当H（s）=1时系统无零点，系统临界稳定的增益为69.8，此时系统的根轨迹与虚轴的交点为3.16i；
H（s）=1+2s时，系统加入一个一阶微分环节，此时无论增益如何变化，系统总处于稳定状态，也就是说给系统加入一个一阶微分环节能大幅度提高系统的稳定性。
第五章线性系统的频域分析法
5-10已知系统开环传递函数
的对数频率特性曲线
5-21设单位反馈系统的开环传递函数
试确定相角裕度为时参数a的值。
第六章线性系统的校正
6-12按输入补偿的复合矫正方法
图6-12-1
复合控制系统响应时间（T=0）
当寄生因式不存在，即T=0则
%=59.6%tp=0.24sts=0.8s（=2%）
图6-12-2
复合控制系统响应时间（T=0.2）
当寄生因式存在，即T=0.2则
%=34%tp=0.2sts=0.74s（=2%）
图6-12-3
复合控制系统响应时间（T=20）
寄生因式存在，即T=20则
%=16%tp=0.86sts=0.86s（=2%）
6-11关于扰动补偿的复合矫正方法
图6-11-1
复合控制系统时间响应
%=25tp=1.99sts=5.89s（=2%）
第七章线性离散系统的分析与校正
7.1利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。
7-20.已知离散系统如图所示，其中采样周期T=1，连续部分的传递函数G0（s）=试求当ｒ（ｔ）＝１（ｔ）时，系统无稳态误差，过渡过程在最少节拍内结束的数字控制器Ｄ（z）．
取K=10，R0=R1=1，则系统在r（t）=1（t）+t作用下的时间响应
7.2利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。
7-25设连续的，未经采样的控制系统如图所示，其中被控对象
要求：
（1）设计滞后校正系统网络Gc（s）=（a>
b）使系统在单位阶跃输入时的超调量σ%≤30%，且在单位斜坡输入时的稳态误差ess（∞）≤0.01;
（2）若为该系统增配一套采样器和零阶保持器，并选采样周期T=0.01s,试采用Gc（s）-D（z）变换方法，设计合适的数字控制器D（z）
（3）分别画出
（1）及
（2）中的连续系统和离散系统的单位阶跃响应曲线，并比较两者的结果；
（4）另选采样周期T=0.01s,重新完成
（2）和（3）的工作；
（5）对于
（2）中得到的D（z）,画出离散系统的单位斜坡响应曲线，并与连续系统的单位斜坡响应进行比较。
%T=0
sys=tf（[1],[1,1,1]）;
subplot（4,2,1）;
step（sys,12）;
%T=0.2
T1=0.2;
t1=0:
0.2:
12;
sysd1=tf（[0.019,0.017],[1,-1.8,0.836],T1）;
subplot（4,2,2）;
step（sysd1,t1）;
%T=0.4
T2=0.4;
t2=0:
0.4:
sysd2=tf（[0.07,0.062],[1,-1.6,0.732],T2）;
subplot（4,2,3）;
step（sysd2,t2）;
%T=0.6
T3=0.6;
t3=0:
0.6:
sysd3=tf（[0.149,0.122],[1,-1.4,0.671],T3）;
subplot（4,2,4）;
step（sysd3,t3）;
%T=0.8
T4=0.8;
t4=0:
0.8:
sysd4=tf（[0.249,0.192],[1,-1.2,0.641],T4）;
subplot（4,2,5）
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