自控仿真实验报告.docx
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自控仿真实验报告
1.第三章
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
程序：
num=[0.41];den=[111];
sys=tf（num,den）;
num1=[1];den1=[111];
sys1=tf（num1,den1）;
t=0:
0.01:
12;
figure
（1）
step（sys,t）;grid
holdon;
step（sys1,t）;
xlabel（'t'）;ylabel（'c（t）'）;title（'stepresponse'）;
仿真结果：
分析：
System1为忽略系统闭环零点的情况，由图可以看出。
在忽略系统的闭环零点之后，系统上升时间和调节时间增大，响应变慢，但超调量减小，系统的阻尼程度增大。
2.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；
分析：
从控制系统稳定性的角度来考察，比较表明系统的稳定性与前馈控制无关；微分反馈使系统的性能得到了改善。
3.在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。
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。
程序：
ka=100;
G1=tf（[5000],[11000]）;
G2=tf（[1],[1200]）;
G3=tf（[1],[10]）;
k1=0.2;
G4=feedback（ka*G1*G2,k1）;sys1=feedback（G4*G3,1）;
k2=0.5;
G4=feedback（ka*G1*G2,k2）;sys2=feedback（G4*G3,1）;
k3=0.8;
G4=feedback（ka*G1*G2,k3）;sys3=feedback（G4*G3,1）;
k4=1;
G4=feedback（ka*G1*G2,k4）;sys4=feedback（G4*G3,1）;t=0:
0.01:
6;
figure
（1）
step（sys1,t）;grid
holdon；step（sys2,t）;grid
holdon;step（sys3,t）;grid
holdon;step（sys4,t）;grid
5.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
程序：
G=tf（[1],[1-10]）;Gc=0.1;sys1=（G*Gc）;
figure
（1）;
rlocus（sys1）;grid
G=tf（[1],[1-10]）;Gc=100;sys1=（G*Gc）;
figure（3）;
rlocus（sys1）;grid
G=tf（[1],[1-10]）;Gb=tf（[12],[120]）;sys2=（G*Gb）;
figure（4）rlocus（sys2）;grid
6.利用MATLAB绘制教材P181.4-5-（3）；
程序：
G=zpk（[],[0-1-3.5-3-2i-3+2i],1）;
rlocus（G）;
7.在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10
程序：
num=[1];den=conv（[100],[1710]）;
G1=tf（num,den）;
[z,p,k]=tf2zp（num,den）;
G2=zpk（z,p,k）;G3=tf（[21],[1]）;G4=series（G1,G3）;
figure
（1）rlocus（G2）;
figure
（2）rlocus（G4）;
分析：
当反馈通路传递函数变为1+2S时，相对于原来的单位反馈系统的根轨迹，根轨迹右侧部分向S平面左拧，使得系统的稳定性变好。
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；
8.习题5-11.1
程序：
num=2;den=conv（[21],[81]）;G=tf（num,den）;
figure
（1）
margin（G）;
figure
（2）
nichols（G）;
axis（[-2700-4040]）;
figure（3）
nyquist（G）;
9.习题5--10
程序：
G=tf（[1,1],conv（[0.5,1,0],[1/9,1/3,1]））;
bode（G）;grid;
第六章线性系统的校正
10.习题6-1
程序：
k=6;
G1=tf（[1],[10]）;G2=tf（[1],[0.21]）;G3=tf（[1],[0.51]）;G4=tf（[0.41],[0.081]）;
sys1=（G1*G2*G3）;sys3=feedback（sys1,1）;sys2=（G1*G2*G3*G4）;sys4=feedback（sys2,1）;
step（sys3）;holdon;step（sys4）
分析：
System3:
RiseTime（sec）1.51Overshoot（%）:
12.1SettlingTime（sec）:
4.53
System4:
RiseTime（sec）1.51Overshoot（%）:
1.06SettlingTime（sec）:
2.4
系统加了超前校正（Gc=（0.4s+1）/（0.08s+1）））后，系统的超调量大大减少，但缩短了系统调节时间。
11.习题6—5
程序：
G1=tf（[8],conv（[10],[21]））;G2=tf（[808],conv（conv（[10],[1001]）,[1/21]））;
sys1=feedback（G1,1）
sys2=feedback（G2,1）
step（sys1）
holdon
step（sys2）
分析:
System1:
RiseTime（sec）:
0.567Overshoot（%）:
67.2SettlingTime（sec）:
14.7
System2:
RiseTime（sec）:
1.609Overshoot（%）:
11.9SettlingTime（sec）:
18.4
系统加了超前校正（Gc=（10s+1）（2s+1）/（100s+1）（0.2s+1））后，系统的超调量大大减少，但增加了系统的上升时间和调节时间。
第七章线性离散系统的分析与校正
12.习题P383.7—20
程序：
T=1;t=0:
1:
10;
sys=tf（[0,1],[1,0],T）;
step（sys,t）;
axis（[0,10,0,1.2]）;grid;
xlabel（'t'）;
ylabel（'c*（t）'）;
13.习题P385.7—25
程序：
K=120;G0=zpk（[],[0-10],1）;Gc=zpk（[-5],[-4],K）;
G1=feedback（G0,1）;G2=feedback（G0*Gc,1）;
T=0.1;G3=c2d（G0,T,'zoh'）;
G4=c2d（G2,T,'zoh'）;G5=c2d（G2,T,'zoh'）
figure
（1）
step（G2,G5）;grid
figure
（2）
step（G0,G3）;grid
figure（3）
T=0.1;t=0:
0.1:
1;u=t;
lsim（G0,u,t,0）;holdon;lsim（G2,u,t,0）;grid
figure（4）
T=0.01;
G3=c2d（G0,T,'zoh'）;
step（G0,G3）;grid
figure（5）
T=0.1;t=0:
0.1:
1;u=t;
lsim（Gc,u,t,0）;holdon;lsim（G4,u,t,0）;grid
采样周期T=0.1s
分析：
第一个图为原系统G0的图，第二个为加了滞后校正的图，显然加了校正后系统的性能明显提高，且满足了在单位阶跃输入时σ%≤30%
分析：
校正后的单位斜坡响应稳态误差与校正前的相比大大减少，且满足ess（∞）≤0.01
当采样周期T=0.01时
分析：
离散系统比连续系统在单位阶跃上多了纹波。
兰州理工大学
《自动控制原理》MATLAB分析与设计
仿真实验报告
院系：
电信学院
班级：
09级控制工程基地2班
姓名：
代鹏飞
学号：
09220107
时间：
2011年06月10日
电气工程与信息工程学院
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