自控仿真实验报告.docx

1、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=0.4 1;den=1 1 1;sys=tf(num,den);num1=1;den1=1 1 1;sys1=tf(num1,den1);t=0:0.01:12;figure(1)step(sys,t);gridhold on;step(sys1,t);xlabel(t);ylabel(c(t);title(step response);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，

2、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“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。程序：ka=100;G1=tf(5000,1 1000);G2=tf(1,1 20 0);G3=tf(1,1 0);k1=0.2;G4=feedback(ka*G1*G2,k1

3、);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);gridhold on；step(sys2,t);gridhold on;step(sys3,t);gridhold on;step(sys4,t);grid

4、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 -1 0);Gc=0.1;sys1=(G*Gc);figure(1);rlocus(sys1);gridG=tf(1,1 -1 0);Gc=100;sys1=(G*Gc);figure(3);rlocus(sys1);gridG=tf(1,1 -1 0);Gb=tf(1 2,1 20);sys2=(G*Gb);figure(4)rlocus(sys2);grid6.利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）；程序：G=zpk(,0 -1 -3.5 -3-2i -3+2i,1);rlo

5、cus(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(1 0 0,1 7 10);G1=tf(num,den);z,p,k=tf2zp(num,den);G2=zpk(z,p,k);G3=tf(2 1,1);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

6、-11.1程序：num=2;den=conv(2 1,8 1);G=tf(num,den);figure(1)margin(G);figure(2)nichols(G);axis(-270 0 -40 40);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(1,1 0);G2=tf(1,0.2 1);G3=tf(1,0.5 1);G4=tf(0.4 1,0.08 1);sys1=(G1*G2*G3);sys3=feedback

7、(sys1,1);sys2=(G1*G2*G3*G4);sys4=feedback(sys2,1);step(sys3);hold on;step(sys4)分析：System3:Rise Time(sec)1.51Overshoot(%):12.1 Settling Time(sec):4.53System4:Rise Time(sec)1.51Overshoot(%):1.06 Settling Time(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65程序： G1=tf(8,conv(1 0,2

8、1);G2=tf(80 8,conv(conv(1 0,100 1),1/2 1);sys1=feedback(G1,1)sys2=feedback(G2,1)step(sys1)hold onstep(sys2)分析:System1:Rise Time(sec):0.567 Overshoot(%):67.2 Settling Time(sec):14.7System2:Rise Time(sec):1.609 Overshoot(%):11.9 Settling Time(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

9、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P383.720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P385.725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(

10、1)step(G2,G5);gridfigure(2)step(G0,G3);gridfigure(3)T=0.1;t=0:0.1:1;u=t;lsim(G0,u,t,0);hold on;lsim(G2,u,t,0);gridfigure(4)T=0.01;G3=c2d(G0,T,zoh);step(G0,G3);gridfigure(5)T=0.1;t=0:0.1:1;u=t;lsim(Gc,u,t,0);hold on;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%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