自控仿真实验.docx

1、自控仿真实验自动控制原理MATLAB分析与设计仿真实验报告院系：电气工程与信息工程学院班级： 姓名： 学号： 时间： 2009 年 11 月 27 日第三章 线性系统的时域分析法一、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。（1）教材P136.3-5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=3.2s，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

2、。（3）动态性能比较SIMULINK仿真图：仿真结果：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。二、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；（1）解：SIMULINK仿真图：仿真结果：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）。（2）解：SIMULINK仿真图：仿真结果：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）。总结：从控制系统稳定性的角度来考察，

3、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。三、在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。SIMULINK仿真图：仿真结果：四、对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在时，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一、在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5；(1)解：MATLAB程序： num=1; den=1 -1 0; rlocus(num,den)仿真结果：（2）解：MATLAB程序： z=-2; p=0 1 -20; k=1; num,de

4、n=zp2tf(z,p,k); rlocus(num,den)仿真结果:二、利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）；4-5（3）解：MATLAB程序： G=zpk(,0 -1 -3.5 -3-2i -3+2i,1); rlocus(G);仿真结果：三、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。习题4-10 解：MATLAB程序：G1=zpk(,0 0 -2 -5,1);G2=zpk(-0.5,0 0 -2 -5,1);figure(1) rlocus(G1);figure(2) rlocus(G2);仿真结果：分析：由系统的闭环根轨迹可知：当K*

5、22.75时，闭环系统稳定。第五章 线性系统的频域分析法一、利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线。习题5-11（2）（第238页）解：MATLAB程序： G=tf(200,conv(1,1,0,0,10,1); bode(G);grid仿真结果：习题5-11（4）（第238页）解：MATLAB程序： G=tf(10/400,10/10,10,conv(1,1,0,1/0.1,1); bode(G);grid仿真结果：第六章 线性系统的校正一、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。习题6-18（第300页） 解

6、：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;仿真结果：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。习题6-22（第302页）解：MATLAB程序： G0=tf(250,conv(1,2,0,conv(1,40,1,50); Gc=tf(1483.7*1,

7、3.5,1,33.75); G=series(Gc,G0); G1=feedback(G,1); step(G1);grid仿真结果：分析：该设计中采用超前校正网络来满足它的指标要求，通过相位超前特性获得所需要的结果，超前校正通常用来改善稳定裕度，另外，超前校正需要一个附加的放大器，以补偿超前网络本身的衰减。第七章 线性离散系统的分析与校正一、利用MATLAB完成教材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);仿真结果：结果：与理论相符。二、利用MATLAB完成教材P385.7-25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;仿真结果：结果：与理论相符。