#SkyvenXia自动控制原理仿真实验Word文档下载推荐.docx
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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。
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．依据课程教案大纲要求，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
2008.03
《1》有闭环零点
《2》忽略闭环零点
分析结果：
忽落闭环零点后，阻尼比变小，调节时间变大，上升时间变小，超调量变大，峰值时间变小
比例-微分校正和测速反馈校正的曲线几乎重合
G=tf（[6025],[11312810]>
。
sys=feedback（G,1>
[zpk]=tf2zp（[6025],[11312816025]>
t=0:
0.01:
10。
figure<
1）
step（sys,t>
grid
单位阶跃响应，响应曲线单调上升，闭环系统稳定。
G1=tf（[5000],[11000]>
G2=tf（[1],[120]>
Ga=series（100,G1>
Gb=series（Ga,G2>
G3=tf（[1],[10]>
Gc=series（Gb,G3>
sys0=feedback（Gc,1>
1。
step（sys0,t>
grid。
gtext（'
校正前'
>
holdon
K1=0.05。
sys1=feedback（Gb,K1>
sys2=series（sys1,G3>
sys=feedback（sys2,1>
校正后'
当时微分反馈时，系统扰动减小，自然频率不变，阻尼比变大，闭环增益减小，改善系统动态性能。
Gc（s>
=k时，特征方程为1+k/s（s-1>
=0
=k（s+2>
/（s+20>
时，特征方程为1+k（s+2>
/s（s-1>
（s+20>
G=tf（[1],[1-10]>
figure（1>
rlocus（G>
G=zpk（[-2],[0-201],1>
figure（2>
rlocfind（G>
selected_point=-0.0652+1.5839i
selected_point=-0.0652-1.5839i
ans=23.1983
由图1可以看出Gc（s>
=K时，根轨迹恒在S右半平面，故系统不稳定。
由图2可以看出Gc（s>
=K（s+2>
，当K>
23.1983时，根轨迹位于S左半平面，系统稳定；
当0<
K<
23.1983时，根轨迹位于S右半平面系统不稳定
G=zpk（[],[0-1-3.5-3-j*2-3+j*2],1>
selected_point=-0.4194-0.0311i
ans=8.0300
selected_point=0.0071+0.9006i
ans=58.9408
分离点增益为8.0300；
根轨迹于虚轴交点增益为58.9408
选做4-10
G1=zpk（[],[00-2-5],1>
G2=zpk（[-0.5],[00-2-5],1>
figure（1>
rlocus（G1>
figure（2>
rlocus（G2>
selected_point=0.0014+2.5493i
ans=46.3225
当引入闭环零点后，使系统的峰值时间提前，减小了系统的阻尼，改善了系统的稳定性，但超调量增大。
5-11（1>
G=tf（2,[conv（[2,1],[8,1]>
]>
bode（G>
grid。
5-22
G=tf（[9],[14.2]>
margin（G>
6-1
K=6。
G0=tf（K,[conv（[0.2,1,0],[0.5,1]>
Gc=tf（[0.4,1],[0.08,1]>
G=series（Gc,G0>
G1=feedback（G0,1>
G11=feedback（G,1>
margin（G0>
grid
step（G1>
step（G11>
grid；
6-20
K1=5。
K2=2.5。
G0=tf（10,[1,10,0]>
Gc=tf（[K1,K2],[1,0]>
G=series（G0,Gc>
G1=feedback（G,1>
7-20
T=1。
1:
100。
sys=tf（[0,1],[1,0],T>
axis（[0,10,0,1.2]>
xlabel（'
t'
ylabel（'
c*（t>
'
系统经校正过最小拍一拍后，系统稳态误差为零。
T=0.1
sys1=tf（[150,105],[1,10.1,151,105]>
sys2=tf（[0.568,-0.1221,-0.3795],[1,-1.79,1.6,-0.743],T>
step（sys1,sys2,4>
由图可知，当连续系统离散化后，动态性能会恶化且输出有纹波。
G0=zpk（[],[0-10],1>
Gd=c2d（G0,0.01,'
zoh'
D=zpk（[0.993],[0.999],150,0.01>
G=Gd*D
sysd=feedback（G,1>
2。
step（sysd,t>
T=0.1。
0.1:
u=t。
sys=tf（[0.568,-0.1221,-0.3795],[1,-1.79,1.6,-0.743],T>
lsim（sys,u,t,0>
由图可知，当系统为离散系统时，系统的输出有纹波。
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