控制系统数字仿真程序及结果文档格式.docx
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根据提示找到出错位置和原因，加以改正，再进行编译……如此反复，直到顺利通过编译和连接为止。
（5）运行程序，并分析运行结果是否合理和正确。
在运行时要注意当输入不同数据时所得到的结果是否正确，应多运行几次，分别检查在不同情况下程序是否正确。
（6）输出程序清单和运行结果。
4.实验后，应整理出实验报告，实验报告应包括:
实验题目；
源程序；
5.实验内容的安排
本实验教材给出4个实验内容，学生应在实验前将教师指定的题目编好程序，然后上机输人和调试。
2关于程序调试
为了帮助大家调试程序和分析程序，下面简单介绍程序出错的种类。
（1）语法错误
不符合MATLAB语言的语法规定．例如将plot写为polt、括弧不匹配、变量命名错误等，这些都会在编译时被发现并指出。
这些都属于“致命错误”。
不改正是不能通过编译的。
对一些在语法上有轻微毛病但不影响程序运行的问题（如定义了变量但始终未使用），编译时会发出“警告”虽然程序能通过编译，但不应当使程序“带病工作”应该将程序中所有导致错误（error）和警告（warning）的因素都排除，再使程序投入运行。
（2）逻辑错误
程序无语法错误，也能正常运行，但是结果不对。
例如求s=l＋2＋3十……十100。
有人写出以下语句:
s=1;
fori=1:
100
s=s+i;
end;
sum=s
语法没有错，但求出的结果是l＋1＋2＋3十……＋100之和，而不是l＋2＋3十……十100之和。
这类错误可能是设计算法时的错误，也可能是算法正确而在编写程序时出现疏忽所致。
这种错误计算机是无法检查出来的。
如果是算法有错，则应先修改算法，再改程序。
如果是算法正确而程序写得不对，则直接修改程序．
（3）运行错误
有时程序既无语法错误，又无逻辑错误，但程序不能正常运行或结果不对。
多数情况是数据不对，包括数据本身不合适以及数据类型不匹配。
3Matlab基础练习（不上交）
（1）生成矩阵
i）创建如下矩阵
和
ii）创建C：
一个3×
3单位阵，用最方便的方法。
（2）基本矩阵运算
运用问题1.1中得到的矩阵A和B，
i）对比A*B和A.*B的结果，并解释MATLAB是如何得出相应的结果。
ii）A*B=B*A吗？
为什么？
iii）A.*B=B.*A吗?
为什么？
iv）创建矩阵D=B，并计算B*D=?
v）比较A/BA\B，并解释所得结果？
vi）创建一个新的3×
3矩阵E，主对角线元素为5，其它元素为0。
（3）脚本程序
输入并编辑一个脚本文件程序来计算，并输出结果。
（4）函数文件
运行一个自己编写的函数文件程序来计算，并输出结果。
（5）制图
（anoisyversionofy），。
i）用plot将两条曲线画在同一个坐标轴上，原函数用实线，加噪音的函数用开圆（或其它标示符）区分，颜色随意。
图及横纵坐标轴需要标注名称，图标标识不同曲线。
ii）用holdon将两条曲线画在同一个坐标轴上，其它要求同i），加上网格。
iii）用subplot将两条曲线画在同一幅图的两个不同的坐标轴上，其它要求同i）。
第2部分实验内容
实验1PID控制
1.1实验目的：
编程实现PID控制算法。
1.2实验内容：
二阶系统的时域响应。
下面是一个单位阶跃响应，已知系统是一阶线性系统，其传递函数为G（s）。
系统内嵌在反馈控制回路中，如下图所示，闭环系统也是一阶的。
（1）系统G（s）的开环参数（DC增益和时间常数）分别为：
53.2
（2）稳态输出和稳态输入之间的关系？
5:
1
（3）若要稳态误差不大于2%，比例增益K的应该为多大？
（SSE≤2%时，比例增益至少为多少？
）
K>
=10
（4）系统G（s）的闭环参数（DC增益和时间常数）分别为多少？
以
K的函数形式给出。
Gdc=5k/（5k+1）Ts=3.2/（5k+1）
（5）建立开环传递函数。
用你在上面步骤中得到的数值写成如下形式：
G（s）=Gdc/（sτ+1）
G（s）=5/（s*3.2+1）
（6）建立仿真模型，用Matlab得到系统的阶跃响应，观察比例增益K变化时系统响应的变化，并对比分析仿真结果来验证理论分析的结果.
1.3实验程序：
l.学习Matlab中和本实验相关的命令。
figure
for----end
tf、step（num,den）
grid、title、holdon、holdoff
2．保存或复制实验曲线和数据。
1.4实验结果：
1．给出相应程序代码并记录实验程序的运行结果。
2．分析比例增益K对系统响应的影响。
程序：
clearall;
t=0:
0.1:
20;
num=[5];
den=[3.21];
plant=tf（num,den）;
figure
（1）
step（plant,t）,axis（[02006]）;
gridon
figure
（2）
Kp=10:
1:
m=0:
0.001:
1;
holdon
forcontr=Kp;
sys_cl=feedback（contr*plant,1）;
%建立单位负反馈的系统的传递函数
step（sys_cl,m）;
holdoff
图像：
K对系统的影响：
K越大，上升时间越短，调整时间也越短。
实验2根轨迹
2.1实验目的：
绘制根轨迹。
2.2实验内容：
反馈系统如下图。
系统有一个可调的增益放大器，系数为K。
被控对象传递函数为：
G（s）=（s+5）/[（s+1）（s+3）]
需要你分析一下系统的行为。
画出作为增益的函数的闭环系统的根轨迹。
（i）明确指出极点离开实轴的点或者是进入实轴的点。
1/（d+1）+1/（d+3）=1/（d+5）d1=-2.1716d2=-7.8284
（ii）给出那些点出现时的K值。
k=11.6569k=0.3432
2.3实验程序：
1、学习根轨迹、零极点图绘制的相关语句。
rlocus（sys）
[k,p]=rlocfind（num,den）
gtext
pzmap（p,z）
[num,den]=feedback（num,den,1）
2、运行实验程序，观察试验结果。
3、保存或复制实验曲线和数据。
2.4实验结果分析
1、给出相应程序代码并记录实验程序的运行结果。
2、分析放大系数K对根轨迹影响，并分析放大系数K系统稳定性的影响。
num=[15];
den=conv（[11],[13]）;
sys=tf（num,den）;
pzmap（sys）;
[p,z]=pzmap（sys）;
legend（'
极点'
'
零点'
）;
rlocus（sys）;
[k,p1]=rlocfind（num,den）
[k,p2]=rlocfind（num,den）
系统已经稳定，调节K对系统不会有影响
实验3伯德图补偿
3.1实验目的：
MATLAB辅助设计控制系统。
3.2实验内容：
绘制伯德图，并进行补偿分析。
下面是一个带可变增益的闭环系统。
被控对象G（s）=2/[（0.5s+1）（s2+4s+1）]。
画出G（s）的伯德图。
（i）确定系统G（s）的相角裕量和幅值裕量。
Gm=22.3dbPm=102deg
（ii）确定相角裕量为40o时的增益K。
k=3.9670
（iii）确定相角裕量为40o时阶跃输入的可达SSE，是否令人满意？
SSE=（1-DCGAIN（sys_cl））/1=0.1119令人满意
3.3实验程序：
1、学习频率绘制相关语句。
bode（num,den）
[num,den]=zp2tf（z,p,k）
logspace
subplot、xlabel、margin
2、运行实验程序，观察结果。
3.3实验结果分析
num=[02];
den=conv（[0.51],[141]）;
sys=tf（num,den）
bode（sys）
margin（sys）
fork=3:
4;
k1=k;
sys1=k1*sys;
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin（sys1）;
if（（Pm-40）/40>
-0.0001）&
&
（（Pm-40）/40<
0.0001）
k1
Pm
figure（3）
margin（sys1）
gridon
break;
end
end
sys_cl=feedback（sys1,1）
figure（4）
step（sys_cl）
SSE=1-dcgain（sys_cl）
2、观察程序画出的bode图，与手绘图进行比较。
3、在bode图上读出相角裕量和幅值裕量，并判断闭环系统的稳定性。
Gm=22.3dbPm=102deg系统稳定
实验4奈奎斯特图
4.1实验目的：
4.2实验内容：
绘制奈奎斯特图，并进分析。
1、请手绘一下系统的奈图，给出高频渐进线、Dc增益点，实虚轴交点及所在的频率，并用nyquist命令自动生成奈图，进一步验证所绘制的奈图的正确性。
a.一阶系统G（s）=1/（s+1）
b.二阶系统G（s）=1/（s+1）2
c.三阶系统G（s）=1/（s+1）3
2、用nyquist命令直接绘制高阶系统的奈图。
3、用nyquist命令直接绘制复极点系统的奈图。
4、用nyquist命令直接绘制系统的奈图，并判断闭环系统的稳定性。
4.3实验程序：
1、学习Matlab语言与本实验相关的语句
nyquist（num,den）
2、运行实验程序。
4.4实验结果：
程
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