张凯强 实验报告7控制系统的频率特性分析.docx

1、张凯强 实验报告7控制系统的频率特性分析广西大学实验报告姓名_张凯强_0902100202_电气工程学_院_自动化_专业_091_班_2011_年_11_月_20_日实验内容_实验七 控制系统的频率特性分析 指导老师_宋老师_ 1实验目的1) 掌握运用MATLAB软件绘制控制系统波特图（Bode）的方法；2) 掌握MATLAB软件绘制奈奎斯特图（Nyquist）的方法；3) 利用波特图和奈奎斯特图对控制系统性能进行分析。2实验仪器1) PC机一台2) MATLAB软件3实验内容 绘制下例各控制系统波特图和奈奎斯特图。1 系统开环传递函数为：;绘制系统Nyquist图和波特图。2 系统开环传递函

2、数为：; 绘制Nyquist图和波特图,并求出系统的相角稳定裕量和幅值稳定裕量。3 系统开环传递函数为：，绘制系统波特图，并求出系统的相角稳定裕量和幅值稳定裕量。4 已知控制系统开环传递函数为：，试用奈奎斯特稳定判据判定开环放大系数K为10和50时闭环系统的稳定性。4实验步骤（1）画图程序： k=1;z=;p=0,-1;G=zpk(z,p,k);figure(1);nyquist(G);figure(2); bode(G)图7-2 系统1的奈奎斯特图图7-3 系统1的伯德图 2 num=2 2; den=conv(conv(1,0 0,0.04,1), 0.4,1); G=tf(num,den

3、); bode(G);Gm,Pm,Wx=margin(G); 请改此语句，使其显示出剪切频率Wc，并记录。Gm =7.6999 （单位？） Pm =20.9451 Wx =5.91613 num=500*0.0167,1;den1=conv(1,0,0.05,1);den2=conv(0.0025,1,0.001,1);den=conv(den1,den2); G0=tf(num,den);w=logspace(0,4,50);bode(G0,w);margin(G0);由程序运行结果和图示知道，幅值穿越频率w= ? rad/s, 相角稳定裕量r= ?; 相角穿越频率w= ?, 幅值稳定裕量k

4、= ? ,即 db。 4 (1) 当K=10时G0=tf(10,conv(1,1,conv(0.5,1,0.2,1);nyquist(G0); (2) 当K=50时G0=tf(50,conv(1,1,conv(0.5,1,0.2,1); nyquist(G0);上面两个开环系统奈奎斯特图知道，当K=10时，极坐标图是否包围（-1，j0）点？，因此闭环系统稳定吗？当K=50时，极坐标图顺时针包围（-1，j0）点几圈？闭环系统的稳定性如何？该系统有几个右半s平面的极点？答K=10时没有包围（-1，j0），系统稳定K=50时，顺时针包围2圈不稳定，有2个极点。（2）用乃氏判据求解延迟系统的稳定性：一

5、单位反馈延迟系统的开环传递函数 试用奈氏判据确定系统稳定的值范围。 示例：设系统的开环开环传递函数频率特性 令 - 开环频率特性在负实轴上的坐标 系统稳定的K值：。 相应的MATLAB程序：clear all clc % 选取w初始值 w0=0.01;% 计算系统开环幅相曲线第一次与负实轴相交时的值while ( -0.8 *w0-atan(w0)-pi ) w0=w0+0.01;endw=w0;% 计算临界开环增益k=sqrt(1+w2);% 绘制系统开环幅相特性图G=tf(k,1,1,inputdelay,0.8);nyquist(G)绘制所给系统的奈奎斯特图并判别稳定的K值范围。 Wx=3.68|G(jwx)|=1 0.262k1 0k3.82 实验总结：1.掌握运用MATLAB软件绘制控制系统波特图（Bode）的方法；2.掌握MATLAB软件绘制奈奎斯特图（Nyquist）的方法；3.利用波特图和奈奎斯特图对控制系统性能进行分析。