东南大学自控实验报告MatlabWord下载.docx

1、2013 年 11 月 20 日评定成绩：审阅教师：一、 实验目的 .3二、 预习要求 .3三、 实验内容 .3四、 实验总结 .14一、 实验目的：1.学习系统数学模型的多种表达方法，并会用函数相互转换。2.学习模型串并联及反馈连接后的系统传递函数。3.掌握系统BODE图，根轨迹图及奈奎斯特曲线的绘制方法。并利用其对系统进行分析。4.掌握系统时域仿真的方法，并利用其对系统进行分析。二、 预习要求：借阅相关Matlab/Simulink参考书，熟悉能解决题目问题的相关 Matlab函数。1、实验内容:答：（1）零极点表达式： num=0.05 1;den=co nv（0.2 1,0.1 1）;

2、 sys1=tf（ nu m,de n） sys2=zpk（sys1） sys1 =0.05 s + 10.02 sA2 + 0.3 s + 1Con ti nu ous-time tran sfer fun cti on.sys2 =2.5 （s+20）%零极点表达式（s+10） （s+5）Con ti nu ous-time zero/pole/ga in model.状态空间表达式： sys仁tf（ nu m,de n）;sys3=ss（sys1）sys3 =a =x1x2-15-6.258b =u14c =y10.6251.562d =Con ti nu ous-time state-

3、space model.2.已知H,s）s 5s（s 1）（s 2）H2（s）（1）求两模型串联后的系统传递函数。 m1=1,5;n1=co nv（1,co nv（1,1,1,2）; m2=1;n2=1,1;m,n=series（m1, n1,m2, n2）G=tf（m, n） m =0 0 15% 两模型串联后的系统传递函数 H（s）=H1（s）*H2（s）sA3 + 4 sA2 + 5 s + 2Continuous-time transfer function.（2） 答：求两模型并联后的系统传递函数。 n1=conv（1,conv（1,1,1,2）;m2=1; m,n=parallel

4、（m1,n1,m2,n2）G=tf（m,n）m =0 2 9 7n =1 4 5 22 sA2 + 9 s + 7% 两模型并联后的系统传递函数 H（s）=H1（s）+H2（s）（3） 答：求两模型在负反馈连接下的系统传递函数。n1=conv（1,conv（1,1,1,2）; m,n=feedback（m1,n1,m2,n2,-1） G=tf（m,n） m =0 1 6 5 n =1 4 6 7sA2 + 6 s + 5% 两模型在负反馈连接下的系统传递函数sA3 + 4 sA2 + 6 s + 73 作出上题中（ 1）的 BODE 图，并求出幅值裕度与相位裕度。 答： num=1,5; de

5、n=1,4,5,2; w=logspace（-1,2）; sys=tf（num,den） bode（num,den）;g,p,wg,wp=margin（sys）sys =s + 5%幅值裕度18.0016% 相位裕度67.3499wg =%相角频率4.7960wp =%截止频率1.1127幅值裕度g = 18.0016相位裕度 p = 67.3499相角频率wg=4.7960 截止频率 wp=1.1127Bode 图BodeCarn IM * Prn -USD ing 僧 irsriRc） 010toc 101Frquerc/ nw（Ms肚IIISa 岩亘_$JQS-EE-心噩厂a-51l:4

6、给定系统开环传递函数为G（s）（s 2）（s2 2s 5）绘制系统的根轨迹图与奈奎斯特曲线，并求出系统稳定时的增益 K的范围。（1）代码 num=1;den=co nv（1,2,1,2,5）;G=tf（nu m,de n） figure（1） pzmap（G）;figure（2） rlocus（G）;figure（3）nyq uist（G）1sA3 + 4 sA2 + 9 s + 10（2）零极点分布图和根轨迹图MapFea 胚图1零极点分布图-j-7Root Locus-3-6-41 04 3 21 0-1 旳盪 K03uBelu-3 .2Real Axis图2 根轨迹图（3）奈奎斯特曲线N

7、yquist Diagran-O.B -fl.B -Ci.40! 0.28 & 4 o.a0.2 0 2 a 0 盟誉A4au5如E-4 6 80-o.aReal Axi 言图 3 Nyquist 图0-1erx A VTanlaam-0.1Nyquist Diagram-0.8-0.6-0.4 -0.20 0.2 0.4080604-1图 4 Nyquist 图 （4）系统稳定时的增益 K的范围根轨迹曲线（标记处为 K的临界值） 从图中得出其坐标为 0+3.01i ，此时K的临界值为25.7。即当增益K25.7时，系统稳定。 r,k=rlocus（num,den）1.0e+02 *-0.01

8、00 + 0.0200i-0.0100 -0.0200i-0.0200-0.0091 + 0.0205i-0.0091 -0.0205i-0.0217-0.0085 + 0.0209i-0.0085 -0.0209i-0.0231-0.0074 + 0.0218i-0.0074 -0.0218i-0.0253-0.0057 + 0.0233i-0.0057 -0.0233i-0.0286-0.0035 + 0.0256i-0.0035 -0.0256i-0.0330-0.0006 + 0.0292i-0.0006 -0.0292i-0.03880.0030 + 0.0341i0.0030- 0

9、.0341i-0.04590.0074 + 0.0407i0.0074- 0.0407i-0.05470.0128 + 0.0491i0.0128- 0.0491i-0.06550.0194 + 0.0598i0.0194- 0.0598i-0.07880.7746 + 1.3650i0.7746- 1.3650i-1.5893Inf Inf Inf1.0e+06 *Columns 1 through 100 0.0000 0.00000.0001 0.0002Columns 11 through 130.0003 3.9147 Inf5、对内容4中的系统，当K=10和40时，分别作出闭环系统的阶跃响应曲线， 要求用Simulink实现。（1） K=10闭环系统的阶跃响应曲线（2） K=40（3） 实验结论 由图中可以看出： K=10时，曲线收敛，系统趋于稳定; K=40时，曲线发散，系统不稳定。四、实验总结在本次实验中， 通过对 M ATLAB 实验的边做边学， ，我还对课程中有些不理解的内容进 一步加深了印象。 我想起我当时学习根轨迹画图时， 总是感觉很纠结， 感觉画图不准确或者 不理解，而这次通 过MATLAB简单地敲几个代码进去而画出了根轨迹的图， 加深对课本中知识的理解，受益很多。最后，特别感谢此次实验课老师的悉心辅导和自控原理老师的课 堂理论教导！