中原工学院matlab仿真实验报告Word下载.docx
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）;
G=feedback（（s+0.1）/（s+0.02）*1/s*10/（s+10）*100/（s+100）,1）
Transferfunction:
1000s+100
---------------------------------------
s^4+110s^3+1002s^2+1020s+100
step（G,50）
s=tf（'
G=feedback（（s+1）/（s+0.2）*1/s*10/（s+10）*100/（s+100）,1）
1000s+1000
------------------------------------------
s^4+110.2s^3+1022s^2+1200s+1000
实验二初试MATLAB
1．熟悉视窗下的MATLAB环境；
2．掌握MATLAB软件的基本使用方法；
3．应用MATLAB命令建立系统数学模型；
4．掌握利用MATLAB软件进行控制系统模型转换的方法。
三、实验仪器设备及器材
1．硬件要求
基于IBM-PC或与之完全相兼容的带有中央处理器的奔腾及其以上机器至少64KB内存，推荐使用128KB以上内存。
2．软件要求
安装有MATLAB，并且有MicrosoftWord7.0（office95）以上支持的操作系统。
四、实验要求
实验前要求熟悉相关MATLAB函数并预习实验的相关内容，写出预习报告。
实验时要按要求完成上机实验内容并且检验和调整程序，观察并记录仿真结果。
五、实验内容与步骤
1．双击MATLAB6.5的图标，运行MATLAB时，展示在用户面前的为桌面环境的缺省界面窗口，如图2-1所示。
图2-1MATLAB的桌面环境
要求熟悉视窗下的MATLAB环境，分别观察和熟悉菜单项、工具栏、历史命令窗口、命令窗口、当前目录浏览器、工作空间浏览器、目录分类窗口、M文件编辑器/调试器、超文本帮助浏览器。
2．单击工具栏中帮助按钮（或者单击Help菜单中的MATLABHelp），打开MATLAB6.5的帮助系统，练习和熟悉MATLAB6.5的帮助系统的使用。
3.熟悉教材上相关矩阵的MATLAB基本运算；
4.熟悉教材上常微分方程的MATLAB求解；
5.建立
的传递函数，零极点及状态方程模型
G=tf（[1
11
30
0],[1
9
45
87
50]）;
zpk（G）
Zero/pole/gain:
s
（s+6）
（s+5）
----------------------------
（s+2）
（s+1）
（s^2
+
6s
25）
6．应用MATLAB命令编写相应M文件,建立图2-2系统的数学模型——闭环传递函数。
图2-2调速系统
g1=tf（1,[0.01,1]）;
g2=tf（[0.17,1],[0.085,0]）;
g3=g1;
g4=tf（[0.15,1],[0.05,0]）;
g5=tf（70,[0.0067,1]）;
g6=tf（0.21,[0.15,1]）;
g7=tf（130,[1,0]）;
g11=feedback（g6,0.01*g4*g5*g1）;
g22=feedback（g1*g7,0.212）;
g33=feedback（g2*g3*g4*g5*g22,0.0044*g1）;
g=g1*g33
2.321s^3+261.2s^2+3003s+9100
---------------------------------------------------------------
2.848e-013s^8+1.564e-010s^7+3.487e-008s^6+4.042e-006s^5
+0.0002572s^4+0.01876s^3+1.266s^2
+13.21s+40.04
7.求满足
的最小m值，并编写该函数；
s=0;
m=0;
while（s<
1000）,m=m+1;
s=s+m;
end,[s,m]
ans=
103545
实验三基于MATLAB的系统时域分析
1．熟悉MATLAB的各种绘图命令；
2．掌握基于MATLAB的控制系统时域分析方法。
实验后写出实验报告，并对仿真实验结果进行分析、讨论.
1．应用MATLAB的绘图命令，绘制y=3x2+4x-7在[-1010]之间的图
x=[-10:
0.1:
10];
y=3*x.^2+4*x-7;
plot（x,y）
2.应用MATLAB的绘图命令，绘制y=sinx、y=cosx在一个周期内的图形。
x=0:
0.01:
pi*2;
y1=sin（x）;
y2=cos（x）;
holdon
plot（x,y1）
plot（x,y2）
3.已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为
，应用MATLAB命令编写相应M文件,绘制系统的
值分别为1.4,2.3,3.5时的单位阶跃响应曲线。
g=tf（[1.4],conv（conv（[1,0],[0.5,1]）,[4,1]））;
g1=feedback（g,1）;
step（g1）
g=tf（[2.3],conv（conv（[1,0],[0.5,1]）,[4,1]））;
g=tf（[3.5],conv（conv（[1,0],[0.5,1]）,[4,1]））;
4.一个二阶系统为
，其中
{1，2，4}，
{1.25
2，29}，应用MATLAB命令编写相应M文件,绘制系统对应三组不同参数配合下，同一坐标轴里的三条阶跃响应曲线。
k=[1.252,29];
c=[1,2,4];
forj=1:
3
num=k（j）;
den=[1,c（j）,k（j）];
g=tf（num,den）;
step（g）
end
holdoff
5.应用MATLAB命令编写相应M文件,分别绘制图3-1各控制系统的单位阶跃响应曲线并比较其动态性能.
（a）num=[1];
den=[1,0,0];
（b）num=[1,1];
（c）num=[1];
a=tf（[1,0],[1]）;
g1=feedback（g,a,-1）;
g2=feedback（g1,1）;
step（g2）
实验四系统的根轨迹与频域分析
1．熟悉MATLAB的各种函数命令的调用格式；
2．掌握基于MATLAB的控制系统根轨迹与频域分析方法。
二、实验属性（综合性）
3．软件要求
1．熟悉和掌握MATLAB有关控制系统根轨迹法的函数命令及调用格式。
设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，应用MATLAB命令编写相应M文件，绘制出相应的闭环根轨迹。
⑴
num=1;
den=conv（conv（[1,0],[0.2,1]）,[0.5,1]）;
rlocus（g）
⑵
g=tf（[11],[conv（[10],[21]）]）;
⑶
num=[1,5];
den=[1,5,6,0];
2．熟悉和掌握MATLAB有关控制系统根轨迹法的函数命令及分析方法。
设单位反馈控制系统的开环传递函数为
，应用MATLAB命令编写相应M文件，要求：
①绘制闭环根轨迹；
②确定系统的临界稳定开环增益；
③确定与系统临界阻尼比相应的开环增益。
g=tf（1,[conv（[0.01,1,0],[0.02,1]）]）;
rlocus（g）;
[k,poles]=rlocfind（g）
Selectapointinthegraphicswindow
selected_point=
0+66.4596i
k=
132.7330
poles=
1.0e+002*
-1.4675
-0.0163+0.6723i
-0.0163-0.6723i
-21.8009-0.6211i
9.6214
-107.7343
-21.3896
-20.8761
3．熟悉和掌握MATLAB有关控制系统根轨迹法的函数命令及分析方法。
设反馈控制系统中
①绘制闭环根轨迹，并判断闭环系统的稳定性；
②若改变反馈通路传递函数，使
，绘制相应的闭环根轨迹，并研究由于
改变所产生的效应。
g=tf（[1],[conv（[1,2,0],[1,5]）]）;
由图可知所有的特征根都在y的左半部分所以系统是稳定的。
g=tf（[2,1],[conv（[1,2,0],[1,5]）]）;
4．熟悉和掌握MATLAB有关控制系统频域分析法的函数命令及分析方法。
应用MATLAB命令编写相应M文件，绘制以下系统的频率特性曲线，并计算各系统的相角裕度和幅值裕度。
①
z=[];
p=[-1/2,-1/8];
k=2;
g=zpk（z,p,k）;
[h,r,wc,wg]=margin（g）
h=
Inf
r=
25.3032
wc=
Inf
wg=
1.3677
[h,r,wc,wg]=margin（g）;
bode（g）
（2）k=200;
p=[0,0,-1,-0.1];
-163.4468
NaN
3.7277
（3）num=[4,0.4];
den=conv（conv（[1],[1,1,1]）,[1,2]）;
87.1467
1.7226
（4）k=4000;
z=[-20,-20];
p=[0,-1,-0.1];
0.0022
89.4428
18.8676
4.0001e+003
实验四SIMULINK设计
1．熟悉Simulink的环境和Simulink功能模块库。
2．掌握Simulink系统建模与系统仿真的方法。
4．软件要求
实验前要求了解Simulink的环境和Simulink功能模块库并预习实验的相关内容，写出预习报告。
3．采用Simulink系统建模与系统仿真的方法，对图5-1所示非线性系统进行仿真研究。
要求绘制信号
的稳态波形，，并确定输出信号
的自振振幅和频率。
仿真：
C点：
X点：
Y点：
5．采用Simulink系统建模与系统仿真的方法，对图5-2所示非线性系统进行仿真研究。
系统开始是静止的，输入信号
，要求绘制该系统的相平面图，并分析系统的运动特点。
>
[t,x,y]=sim（'
hly'
20）;
piot（y（:
1）,y（:
2））
1．采用Simulink系统建模与系统仿真的方法进行系统校正，系统校正前开环传递函数为
，串联校正装置的传递函数为：
，要求绘制系统校正前后动态响应曲线，分析系统校正前后的动态特性。
图1
如图2
如图所示！
图1为校正前的系统节约响应曲线，图2为校正前后俩信号的比较图，从图中可以明显看到校正后的系统的超调量，调节时间都明显降低了，系统之前稳定。
校正前超调量为85%，调节时间为2.99s；
校正后超调量为4%，调节时间为1.28s。
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