自动控制原理仿真作业报告终极版.docx
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自动控制原理仿真作业报告终极版
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：
电信工程学院
班级：
控制工程基地二班
姓名：
学号：
时间：
2012年11月26日
电气工程与信息工程学院
第三章线性系统的时域分析法
1、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；
（1）原系统的动态性能
SIMULINK仿真图：
仿真结果：
分析：
从图中可以看出：
峰值时间：
tp=3.2s，超调量18.0％，调节时间ts=7.74s。
（2）忽略闭环零点的系统动态性能
SIMULINK仿真图：
仿真结果：
分析：
从图中可以看出：
峰值时间：
tp=3.6s，超调量16.7％，调节时间ts=7.86s。
（3）两种情况动态性能比较
SIMULINK仿真图：
仿真结果：
原系统
忽略闭环零点
分析：
通过比较可以看出闭环零点对系统动态性能的影响为：
减小峰值时间，使系统响应速度加快，超调量增大。
这表明闭环零点会减小系统阻尼。
3-9系统
SIMULINK仿真图：
仿真结果：
Scope0
分析：
从图中可以看出：
峰值时间：
tp=1.05s，超调量35.1％，调节时间ts=3.54s（△=2％）。
Scope1
分析：
从图中可以看出：
峰值时间：
tp=0.94s，超调量37.1％，调节时间ts=3.44s（△=2％）。
Scope2
分析：
由于计算机在计算的过程也存在误差，因此，不同的参数时，
两条线重合，需将闭环传递函数计算出来再作比较。
计算出闭环传递函数
SIMULINK仿真图：
Scope3
分析：
从图中可以看出：
峰值时间：
tp=1.05s，超调量35.1％，调节时间ts=3.54s（△=2％）。
Scope4
分析：
从图中可以看出：
峰值时间：
tp=0.94s，超调量37.1％，调节时间ts=3.44s（△=2％）。
前馈控制
Scope5
微分反馈系统
结果：
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、英文讲义P153.E3.3
SIMULINK仿真图：
仿真结果：
4、实例“DiskDriveReadSystem”，在Ka=100时，试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
SIMULINK仿真图：
仿真结果：
第四章线性系统的根轨迹法
1、英文讲义P157.E4.5
MATLAB程序：
num=[1];
den=[1-10];
rlocus（num,den）
仿真结果：
2、P181.4-5-（3）的根轨迹
MATLAB程序：
G=zpk（[],[0-1-3.5-3-2i-3+2i],1）;
rlocus（G）;
根轨迹图：
习题4-10
MATLAB程序：
G1=zpk（[],[00-2-5],1）;
G2=zpk（[-0.5],[00-2-5],1）;
figure
（1）
rlocus（G1）;
figure
（2）
rlocus（G2）;
根轨迹图：
第五章线性系统的频域分析法
5-10
MATLAB程序：
G=tf（[1,1],conv（[0.5,1,0],[1/9,1/3,1]））;
bode（G）;grid
响应曲线：
5-16
MATLAB程序：
K1=1;T1=2;
G1=tf（[K1],[conv（[conv（[1,0],[T1,1]）],[1,1]）]）;
G11=feedback（G1,1）;
K2=2;T2=0.5;
G2=tf（[K2],[conv（[conv（[1,0],[T2,1]）],[1,1]）]）;
G21=feedback（G2,1）;
K3=2;T3=0.5;
G3=tf（[K2],[conv（[conv（[1,0],[T3,1]）],[1,1]）]）;
G31=feedback（G3,1）;
figure
（1）;step（G11）;grid;
figure
（2）;step（G21）;grid;
figure（3）;step（G31）;grid;
响应曲线：
第六章线性系统的校正
1、习题6-20，根据计算所得K1=5;K2=2.5;
MATLAB程序：
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）;
step（G1）;grid
响应曲线
2、习题6-18，
MATLAB程序：
t=0:
0.01:
1;
Ka=10;Kb=0;k1=4.16;K2=52.75;K3=1.24;
G1=tf（20*K2,[1,3+Kb+20*K3,2+20*Ka+Kb+20*K1,20*K2]）;
step（G1,t）;grid;
响应曲线
分析：
本设计联合采用PID控制器与前置滤波器，使系统具有最小节拍响应，保证系统有良好的稳态性能和动态性能，采用内回路反馈包围被控对象，以减小被控对象参数摄动的影响,使系统具有鲁棒性。
第七章线性离散系统的分析与校正
1、教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证
MATLAB程序：
T=1;
t=0:
1:
10;
sys=tf（[0,1],[1,0],T）;
step（sys,t）;
axis（1,10,0,1.2）;
grid;
xlabel（'t'）;
ylabel（'c（t）'）;
2、教材7-25的控制器的设计及验证
MATLAB程序：
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）;
grid;
当T=0.01时的单位响应曲线
MATLAB程序：
T=0.1;
t=0:
0.1:
2;
u=t;
sys=tf（[0.568,-0.1221,-0.3795],[1,-1.79,1.6,-0.743],T）
lsim（sys,u,t,0）;
grid;
单位斜坡响应曲线：
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