MATLAB语言与控制系统仿真实验.docx
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MATLAB语言与控制系统仿真实验
MATLAB语言与控制系统仿真
实验报告册
姓名：
班级：
学号：
日期：
实验一MATLAB/Simulink仿真基础
一、实验目的
1、掌握MATLAB/Simulink仿真的基本知识；
2、能在Simulink中实现简单模型的搭建。
二、实验工具
电脑、MATLAB软件
三、实验内容
1、绘制衰减曲线
及其包络
，其中
。
2、用MATLAB实现运算
3、用simulink建立subsystem并封装，内容为正弦波发生器
，要求幅值、频率和初相任意可调。
4、用simulink实现下列程序语句：
IntC=0;
If
;
C++;
ElseC--。
四、实验过程
1
t=0:
pi/50:
4*pi;
y=exp（-t/3）.*sin（3*t）;
y0=exp（-t/3）;
plot（t,y,'c',t,y0,'b:
',t,-y0,'b:
'）;
axis（[04*pi-11]）;
title（'函数图形'）;
xlabel（'时间/t'）
ylabel（'幅值'）;
legend（'衰减曲线','包络线'）;
2y=sin（3）+sqrt（7）+5*exp（3）+log（5）
y=
104.8240
3
五、实验结论
1
2y=104.8240
3
4
实验二控制系统模型的MATLAB实现
四、实验目的
3、掌握MATLAB/Simulink仿真的基本知识；
4、熟练应用MATLAB软件建立控制系统模型。
五、实验工具
电脑、MATLAB软件
六、实验内容
已知单位负反馈控制系统开环传递函数为
，其中，A表示自己学号最后一位数（可以是零），B表示自己学号的最后两位数。
1、用Simulink建立该控制系统模型，分别用单踪、双踪示波器观察模型的阶跃响应曲线；分别用“ToWorkspace”和“out1”模块将响应参数导入工作空间并在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线；
2、在MATLAB命令窗口分别建立该控制系统的传递函数模型和零极点模型，并实现模型之间的相互转换。
四、实验过程
1、
plot（tout,yout,'k'）
plot（tout,yout,'k'）
[yyout]
2、G=zpk（[],[0-5-1/7],37/7）
Zero/pole/gain:
5.2857
------------------
s（s+5）（s+0.1429）
G1=tf（G）
Transferfunction:
5.286
--------------------------
s^3+5.143s^2+0.7143s
G2=zpk（G1）
Zero/pole/gain:
5.2857
------------------
s（s+5）（s+0.1429）
五、实验结论
1、
实验三控制系统时域分析的MATLAB实现
一、实验目的
1、熟练应用MATLAB/Simulink进行时域分析；
2、能用MATLAB软件进行时域性能指标的求取。
二、实验工具
电脑、MATLAB软件
三、实验内容
已知单位负反馈控制系统开环传递函数为
，其中，A表示自己学号最后一位数（可以是零），B表示自己学号的最后两位数。
1、用Simulink建立该控制系统模型，分别用示波器观察模型的单位阶跃、单位斜坡和单位加速度输入信号的响应曲线；用“ToWorkspace”或者“out1”模块将三种响应数据导入工作空间并在命令窗口绘制该模型的对应响应曲线（要求在一张图中画出）；求该系统在单位阶跃、单位斜坡和单位加速度输入信号输入时的稳态误差。
2、在命令窗口建立该控制系统模型，求取该控制系统的常用性能指标：
超调量、上升时间、调节时间、峰值时间。
（方法自选）
四、实验过程
1、
2、G=zpk（[],[0-5/7],37/7）
Zero/pole/gain:
5.2857
------------
s（s+0.7143）
sys=feedback（G,1）
Zero/pole/gain:
5.2857
------------------------
（s^2+0.7143s+5.286）
五、实验结论
1、
2、
实验四控制系统根轨迹分析法的MATLAB实现
一、实验目的
1、掌握用MATLAB绘制控制系统零极点图和根轨迹图的方法；
2、掌握用系统的根轨迹分析控制系统性能的方法。
二、实验工具
电脑、MATLAB软件
三、实验内容
已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）
其中，A表示自己学号最后一位数（可以是零），B表示自己学号的最后两位数，C表示自己班级号（7或者8）。
（1）绘制该系统的根轨迹，并分析使该系统稳定的开环增益范围；
（2）将该控制系统用rltool工具进行分析和设计，绘制该系统对应的阶跃响应曲线和伯德图。
如果系统不稳定，设计补偿器使其稳定。
（3）假设该系统是正反馈系统，试绘制该正反馈系统当K从零变化到无穷时的根轨迹。
四、实验过程
1、
2、
3、
五、实验结论
1、
实验五控制系统频域分析法的MATLAB实现
一、实验目的
1、掌握用MATLAB绘制乃奎斯特曲线和伯德图的方法；
2、掌握用MATLAB函数进行控制系统频域稳定性判定的方法；
3、能用MATLAB求取频域性能指标。
二、实验工具
电脑、MATLAB软件
三、实验内容
已知一高阶系统开环传递函数为
其中，A表示自己学号最后一位数（可以是零），B表示自己学号的最后两位数，C表示自己班级号（7或者8）。
1、当开环增益K=1，7，10，20，30时，试分别在一个图中绘制系统的奈氏曲线和伯德图（要求必要的批注）。
2、用奈氏判据判断系统稳定性；
3、用MATLAB计算上面控制系统的相角裕度和模值裕度，并判断系统稳定性。
四、实验过程
1、
五、实验结论
1、
实验六用MATLAB实现控制系统的校正与综合
一、实验目的
1、掌握用MATLAB/Simulink进行PID控制器的设计与分析；
2、掌握用rltool工具进行控制系统校正和设计的方法；
二、实验工具
电脑、MATLAB软件
三、实验内容
1、设单位负反馈控制系统前向通道传递函数为
要求：
在一个图中绘制出P、PI、PID整定后系统的单位阶跃响应曲线，并进行简单的性能分析。
（说明：
用Simulink模型窗口或编程均可）
2、已知系统开环传递函数为
，试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态误差系数小于等于6，相角裕度大于等于45度，并绘制校正前后的单位阶跃响应曲线，开环伯德图和开环奈奎斯特曲线。
（提示：
可以用编程法和rltool工具分析）
四、实验过程
num=1;
>>den=conv（conv（[10],[0.11]）,[0.31]）;
>>G=tf（num,den）
Transferfunction:
1
----------------------
0.03s^3+0.4s^2+s
>>rltool（G）
五、实验结论
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