实验三 控制系统综合
实验三 控制系统设计
一、 实验目的
掌握串联频域校正以及极点配置等控制系统常用设计方法。
二、 实验题目
1. 考虑一个单位负反馈控制系统，其前向通道传递函数为：
)
2(k )(0+=s s s G a) 试分别采用串联超前和串联滞后装置对该系统进行综合，要求系统
的速度误差系数为20（1/s ）,相角裕量大于50。。
k=20;
ng0=k*1;
w=logspace(-1,2);
dg0=[1 2 0];
g0=tf(ng0,dg0);
Pm=50;
[ngc,dgc]=fg_lead_pm(ng0,dg0,Pm,w);
[ngc1,dgc1]=fg_lag_pm(ng0,dg0,w,Pm);
disp('超前传递函数')
gc=tf(ngc,dgc)
disp('滞后传递函数')
gc1=tf(ngc1,dgc1)
g0c=tf(g0*gc);
g0c1=tf(g0*gc1);
b1=feedback(g0c,1);
b2=feedback(g0c1,1);
T =
81.9152
超前传递函数
Transfer function:
0.3029 s + 1
------------
0.101 s + 1
滞后传递函数
Transfer function:
14 s + 1
-----------
81.92 s + 1
b) 对比两种设计下的单位阶跃响应、根轨迹图以及bode 图的区别。 subplot(2,3,1)
step(b1)
subplot(2,3,4)
step(b2)
subplot(2,3,2)
rlocus(g0c)
subplot(2,3,5)
rlocus(g0c1)
subplot(2,3,3)
bode(g0c)
subplot(2,3,6)
bode(g0c1)
2. 已知控制系统的状态方程为
[]
0011006116100010=????
??????+??????????---=y u x x 采用状态反馈，将系统的极点配置到-1，-2，-3，求状态反馈矩阵K 。 （如题4a ）
3. 已知控制系统的状态方程为
[]0
1
1
0 6
11 61
0 00
1 0
=
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
+
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
-
-
-
= y
u x
x
设计全维状态观测器，将观测器极点配置到5
-
3
2j
3
-，
±。（如题4a）4.已知控制系统的状态方程为
[]0
1
1
0 6
11 61
0 00
1 0
=
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
+
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
-
-
-
= y
u x
x
a)采用状态反馈，将系统的极点配置到-1，-2，-3，求状态反馈矩阵
K。假设该系统的状态不可测量，同时设计全维状态观测器，将观测
器极点配置到5
-
3
2i
3
-，
±。
b)写出带有观测器下的6阶闭环系统的状态空间模型，判断此系统的
可控和可观性，求此时系统的传递函数数学模型，并与不带观测器
下系统闭环传递函数进行对比。
c)对带与不带观测器下闭环系统单位阶跃响应的y与x的曲线进行对
比。注：前者为6阶系统后者为3阶系统。
%2
A=[0 1 0;0 0 1;-6 -11 -6];
B=[0;0;1];
C=[1 0 0];
D=0;
p=[-1 -2 -3];
K=bass_pp(A,B,p)
%3
A1=A'
B1=C'
C1=B'
p1=zeros(1,3);
p1(1)=-3+2*sqrt(3)*i;
p1(2)=-3-2*sqrt(3)*i
p1(3)=-5;
L=bass_pp(A1,B1,p1);
L=L'
%4
A2=[A-B*K,B*K;zeros(3,3),A-L*C];
B2=[B;zeros(3,1)];
C2=[C 0 0 0];
D2=0;
if rank(ctrb(A2,B2))== length(B)
disp('系统可控')
else
disp('系统不完全可控')
end
if rank(obsv(A2,C2))== length(B)
disp('系统可观测')
else
disp('系统不完全可观')
end
ss0=ss(A,B,C,D);
disp(' 原系统传递函数')
tf0=tf(ss0)
ss1=ss(A2,B2,C2,D2);
disp('带观测器的状态反馈系统传递函数')
tf1=tf(ss1)
subplot(1,2,1)
step(ss0)
subplot(1,2,2)
step(ss1)
运行结果：
K =
1.0e-014 *
-0.6217 -0.3553 -0.0888
A1 =
0 0 -6
1 0 -11
0 1 -6
B1 =
1
C1 =
0 0 1
p1 =
-3.0000 + 3.4641i -3.0000 - 3.4641i 0 L =
5.0000
10.0000
-16.0000
系统可控
系统可观测
原系统传递函数
Transfer function:
1
----------------------
s^3 + 6 s^2 + 11 s + 6
带观测器的状态反馈系统传递函数
Transfer function:
1
----------------------
s^3 + 6 s^2 + 11 s + 6
C程序设计实验三实验报告
实验报告 工学院土木工程专业09级2011至2012学年度第1学期学号：xxxxxx姓名：xxxxxx 2011 年10月08日第3~4节综合楼325教室 实验目的：
a的字节数为sizeof (a)或sizeof (int ),用printf 函数语句输出各类型变 量的长度(字节数)。 ①输入程序如下 in clude
系统仿真综合实验指导书(2011.6)
系统仿真综合实验指导书 电气与自动化工程学院 自动化系 2011年6月
前言 电气与自动化工程学院为自动化专业本科生开设了控制系统仿真课程，为了使学生深入掌握MATLAB语言基本程序设计方法，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和综合设计，同时开设了控制系统仿真综合实验，30学时。为了配合实验教学，我们编写了综合实验指导书，主要参考控制系统仿真课程的教材《自动控制系统计算机仿真》、《控制系统数字仿真与CAD》、《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》及《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。
实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB 主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《自动控制系统计算机仿真》的相关章节。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink:
控制系统仿真与CAD 实验报告
《控制系统仿真与CAD》 实验课程报告
一、实验教学目标与基本要求 上机实验是本课程重要的实践教学环节。实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用 MATLAB/Simulink 求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。 通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。 上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。 二、题目及解答 第一部分：MATLAB 必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析 1. >>f=inline('[-x(2)-x(3);x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x(:,1),x(:,2)), grid
2. >>y=@(x)x(1)^2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;https://www.360docs.net/doc/e83019981.html,rgeScale='off';ff.TolFun=1e-30;ff.Tol X=1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[ x,f,c,d]=fmincon(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff) Warning: Options LargeScale = 'off' and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict. Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning, use Algorithm = 'active-set'. > In fmincon at 456 Local minimum possible. Constraints satisfied. fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance.
实验三综合程序设计方案(一)
实验三综合程序设计(一) 一、实验目的 1熟练掌握子程序的结构。 2?掌握子程序设计的思想、方法及上机调试过程。 3 ?熟练掌握系统功能调用的作用。 4?掌握系统功能调用的思想、方法。 二、实验准备知识 1. 8086/8088汇编语言指令及伪指令的用法 2?子程序设计的思想和方法 (1)子程序是功能相对独立的程序段，它可以实现源程序的模块化，简化源 程序结构，提高编程效率 (2)子程序定义：禾I」用过程伪指令PROC和ENDP，格式如下： 过程名PROC [NEAR|FAR] ……；过程体 过程名ENDP 其中：可选的参数指定过程的调用属性。没有指定过程属性，则采用默认属性NEAR。 NEAR属性：段内近调用，子程序只能被相同代码段的其他程序调用 FAR属性：段间远调用，子程序可以被相同或不同代码段的程序调用 (3)主程序(调用程序)调用子程序(被调用程序)：利用CALL指令 (4)子程序返回主程序：利用RET指令 (5)保护现场：子程序开始处应该保护子程序中使用的寄存器(通常利用堆栈)，子程序返回前相应进行恢复。 (6)子程序中对堆栈的压入和弹出操作通常成对使用，以保持堆栈的平衡。 (7)子程序允许嵌套和递归
(8)处理好子程序与主程序之间的参数传递问题：利用寄存器、内存缓冲区 及堆栈。 3. DOS和BIOS中断调用是机器及操作系统提供的中断调用功能 4?系统功能调用的步骤： ⑴在AH寄存器中设置系统功能调用号 ⑵ 在指定寄存器中设置入口参数 ⑶ 用中断调用指令(INT i8 )执行功能调用 ⑷ 根据出口参数分析功能调用执行情况 5.DOS利用21H号中断提供给用户近百个系统功能，主要包括设备管理、 目录管理和文件管理三个方面的功能版权文档，请勿用做商业用途 (1 )输入一个字符，01H号功能调用 (2)输出一个字符，02H号功能调用 (3)输入一个字符串，0AH号功能调用 (4)输出一个字符串，09H号功能调用 注意它们的入口参数及出口参数 6.BIOS也以中断服务程序的形式，向程序员提供系统的基本输入输出程序 BIOS功能更加基本，且与操作系统无关，当DOS没有启动或不允许使用DOS 功能调用时，可以使用BIOS功能调用版权文档，请勿用做商业用途 (1)键盘I/O中断调用——INT 16H (2)显示器输入中断调用——INT 10H 注意它们的入口参数及出口参数 三、实验性质 本实验为综合性实验。 四、实验学时 本实验学时为2学时。
系统仿真实验报告
中南大学系统仿真实验报告 指导老师胡杨 实验者 学号 专业班级 实验日期 2014.6.4 学院信息科学与工程学院
目录 实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 (3) 实验二MATLAB绘图命令 (7) 实验三MATLAB程序设计 (9) 实验四MATLAB的符号计算与SIMULINK的使用 (13) 实验五MATLAB在控制系统分析中的应用 (17) 实验六连续系统数字仿真的基本算法 (30)
实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 一、实验任务 1．了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2．熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“1”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。 二、基本命令训练 1．eye(m) m=3; eye(m) ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2．ones(n)、ones(m,n) n=1;m=2; ones(n) ones(m,n) ans = 1 ans = 1 1
3．zeros(m,n) m=1,n=2; zeros(m,n) m = 1 ans = 0 0 4．rand(m,n) m=1;n=2; rand(m,n) ans = 0.8147 0.9058 5．diag(v) v=[1 2 3]; diag(v) ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3 6．A\B 、A/B、inv(A)*B 、B*inv(A) A=[1 2;3 4];B=[5 6;7 8]; a=A\B b=A/B c=inv(A)*B d=B*inv(A) a = -3 -4 4 5 b = 3.0000 -2.0000 2.0000 -1.0000
《控制系统计算机仿真》实验指导书
实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。
控制系统综合实验模板
科技学院 综合实验报告 ( -- 第1 学期) 名称: 控制系统综合实验 题目: 水位控制系统综合实验 院系: 动力工程系 班级: 自动化09K1 学号: 09191 116 学生姓名: 秦术员 指导教师: 平玉环 设计周数: 1周 成绩: 日期: 1月7日
《控制系统》综合实验 任务书 一、目的与要求 本综合实验是自动化专业的实践环节。经过本实践环节, 使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整定等建立起完整的概念。培养学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。 1. 了解单容水箱水位控制系统的实际结构及各环节之间的关 系。 2. 学会数字控制器组态方法。 3. 掌握控制系统整定方法, 熟悉工程整定的全部内容。 二、主要内容 1．熟悉紧凑型过程控制系统, 并将系统调整为水位控制状态。 2．对数字控制器组态。 3．求取对象动态特性。 4．计算调节器参数。 5．调节器参数整定。 6．做扰动实验, 验证整定结果。 7．写出实验报告。 三、进度计划
四、实验成果要求 完成实验报告, 实验报告包括: 1．实验目的 2．实验设备 3．实验内容, 必须写出参数整定过程, 并分析控制器各参数的作用, 总结出一般工程整定的步骤。 4．实验总结, 此次实验的收获。 以上内容以打印报告形式提交。 五、考核方式 根据实验时的表现、及实验报告确定成绩。 成绩评分为经过以及不经过。 学生姓名: 秦术员 指导教师: 平玉环 1月7日
一、综合实验的目的与要求 本综合实验是自动化专业的实践环节。经过本实践环节, 使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整定等建立起完整的概念。培养学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。 1. 了解单容水箱水位控制系统的实际结构及各环节之间的关 系。 2. 学会数字控制器组态方法。 3. 掌握控制系统整定方法, 熟悉工程整定的全部内容。 二、实验正文 1. 实验设备 紧凑型过程控制系统; 上位机 2. 液位控制系统 2.1 液位控制系统流程图, 如图1
实验3简单的程序设计
实验3简单的程序设计 实验目的： 1．掌握表达式、赋值语句的正确书写规则。 2．掌握VB变量的定义和使用，表达式和常用函数的使用。 3．掌握InputBox与MsgBox的使用。 实验3.1函数考察 实验任务： 考察下列函数的值。 Round(-3.5) Round(3.5) Chr(66) Asc ("c") Asc(Chr(99)) Chr(Asc("K")) Ucase$("abcdefg") Lcase(“ABC”) Str(123.45) Val(“123AB”) Len(“123程序设计ABC”) LenB(“123程序设计ABC”) Ltrim(“ ABC”) String(3, “ABC”) Instr(“EFABCDEFG”, “ef”) Instr(2,“EFABCDEFG”, “ef”,1) Date() Now() Time() 实验步骤： 先自己分析以上函数的功能和可能的结果，然后在立即窗口用Print方法求出相应函数的值，对照比较自己的判断。 22
实验3.2表达式考察 实验任务： 考察下列表达式的值。 Dateadd(“m”,1,#1/30/2000#) Datediff(“y”,#12/03/1999#,#1/03/2000#) ‘计算时间间隔多少日 123 + Mid(“123456”,3,2) 123 & Mid(“123456”,3,2) Ucase(Mid(“abcdefgh”,3,4)) 16 / 4 – 2 ^ 5 * 8 / 4 MOD 5 \ 2 实验步骤： 先自己分析表达式的功能和可能的结果，然后在立即窗口用Print方法求出相应表达式的值，对照比较自己的判断。 实验3.3简单打印图形 实验任务： 使用Print方法、Tab函数和String函数设计一个过程，显示如图3-1所示的图形，并将结果保存到文件中。 图3-1 实验3.2运行界面 参考代码如下： Private Sub Form_Load() Print Tab(15); String(1, "1") Print Tab(14); String(3, "2") Print Tab(13); String(5, "3") Print Tab(12); String(7, "4") End Sub 操作提示： 应先将Form窗体的AutoRedraw属性值设为True。
过程控制系统仿真实验指导
过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验 实验一 过程控制系统建模 ............................................................................................................. 1 实验二 PID 控制 ............................................................................................................................. 2 实验三 串级控制 ............................................................................................................................. 6 实验四 比值控制 ........................................................................................................................... 13 实验五 解耦控制系统 . (19) 实验一 过程控制系统建模 指导内容：（略） 作业题目一： 常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink 中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。 作业题目二： 某二阶系统的模型为2 () 22 2n G s s s n n ?ζ??= ++，二阶系统的性能主要取决于ζ，n ?两个参数。试利用Simulink 仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶 系统的理解，分别进行下列仿真： （1）2n ?=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线； （2）0.8ζ=不变时，n ?分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。
程序设计综合实验报告册
西南交通大学程序设计综合实验 实验地点： 实验学期： 学生班级： 学生学号： 学生姓名： 任课教师：龚勋 信息科学与技术学院 2012年4月
实验一：ATM机用户操作界面、业务逻辑编写 ●实验目的及内容 1、根据ATM的工作流程编写用户界面，掌握文本用户菜单的编写方法； 2、根据ATM的工作流程编写业务罗杰，掌握搭建一个完整的应用系统的方法及软件编程思想。 ●实验要求 1、除提示用户输入的数字外，界面上不能响应、出现任何其他用户输入； 2、每个菜单界面独立显示，不要出现多组菜单重叠显示的现象； 3、每个业务逻辑可以多次执行，直到用户选择退出业务。 ●实验步骤及核心代码 void main() { int bExit=0; char in; //控制语言的选择 while(!bExit) { MainMenu(); in=getch(); system("cls"); switch(in) { .....语言选择} } } void MainMenu() {......} void LanguageMenu(int t) {
int cExit=0; char in; while(!cExit) { if(t==1) { ...... //显示中文功能选择菜单 in=getch(); system("cls"); switch(in) { 中文功能函数的选择} } else { 同上，只需将中文函数改为英文函数} } } //中文的查询函数 void Query1() { printf("======================\n") printf(“此账户有%.2f元\n",sum); //对sum已初始化system("pause"); system("cls"); } //中文的存钱函数 void Deposit1(float *p) { float x; printf("================================\n"); printf(" 输入您要存的数目："); scanf("%f",&x); *p+=x; system("pause"); system("cls"); } //中文的取钱函数 void WithDraw1(float *p) { float y; int a=1; printf("====================================\n"); printf("输入您要取的数目: "); while(a) { scanf("%f",&y); if(y>sum)
控制系统仿真实验报告
哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：
一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图
得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下
2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。
二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为
第一章系统仿真的基本概念与方法
第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算，以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1．系统： 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体，这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念，通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有：电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统：宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2．模型： 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究，将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3．系统仿真： 系统仿真，就是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础，以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究，首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型，可以采用分析法或数学解析法进行研究，但对于复杂的系统，则需要借助于仿真的方法来研究。 那么，什么是系统仿真呢？顾名思义，系统仿真就是模仿真实的事物，也就是用一个模型（包括物理模型和数学模型）来模仿真实的系统，对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真，它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型，并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真，又称计算机仿真。
控制系统仿真实验报告1
昆明理工大学电力工程学院学生实验报告 实验课程名称：控制系统仿真实验 开课实验室：年月日
实验一 电路的建模与仿真 一、实验目的 1、了解KCL 、KVL 原理； 2、掌握建立矩阵并编写M 文件； 3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ； 4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。 二、实验内容 电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。 I V S V 1 V 2 图1 三、列写电路方程 （1）用欧姆定律求出电流和电压 （2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压
四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序 （2）M文件求解结果 五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值
六、结果比较与分析
实验二数值算法编程实现 一、实验目的 掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。 二、实验说明 1．给出拉格朗日插值法计算数据表； 2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据； 3．根据MATLAB软件特点和算法流程框图，利用MATLAB软件进行上机编程； 4．调试和完善MATLAB程序； 5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。 三、实验原始数据 上机编写拉格朗日插值算法的程序，并以下面给出的函数表为数据基础，在整个插值区间上采用拉格朗日插值法计算(0.6) f，写出程序源代码，输出计算结果： 四、拉格朗日插值算法公式及流程框图
03实验三 顺序结构程序设计_答案
湖北工业大学实验报告 课程名称：C语言程序设计实验内容实验三顺序结构程序设计 学院：工程技术学院专业班级： 姓名：学号：教师：成绩： 一、实验目的 1、掌握赋值语句、表达式语句、函数调用语句、复合语句、空语句的使用方法。 2、掌握输入、输出函数的格式及格式符的使用。掌握文件包含预处理命令的使用方法。 3、掌握数据的输入、存储、输出之间的关系。 4、掌握顺序程序设计的逻辑结构，掌握数据结构的功能。 二、预习作业 1、程序填空题：试在括号中填入正确的答案,并上机验证程序的正确性。(1) 输入大写字符A，则输出为( )。（文件名：ex3_1.c） (#include
2、程序改错并上机调试运行 (1)更改下列程序中的位运算符和逻辑运算符，能使变量d、e输出的结果为零。 （文件名：ex3_3.c） #include
控制系统数字仿真实验报告
控制系统数字仿真实验报告 班级：机械1304 姓名：俞文龙 学号： 0801130801
实验一数字仿真方法验证1 一、实验目的 1.掌握基于数值积分法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 2.掌握基于离散相似法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 3.熟悉MATLAB语言及应用环境。 二、实验环境 网络计算机系统（新校区机电大楼D520），MATLAB语言环境 三实验内容 （一）试将示例1的问题改为调用ode45函数求解，并比较结果。 实验程序如下； function dy = vdp(t,y) dy=[y-2*t/y]; end [t,y]=ode45('vdp',[0 1],1); plot(t,y); xlabel('t'); ylabel('y');
（二）试用四阶RK 法编程求解下列微分方程初值问题。仿真时间2s ，取步长h=0.1。 ?????=-=1 )0(2y t y dt dy 实验程序如下: clear t0=0; y0=1; h=0.1; n=2/h; y(1)=1; t(1)=0; for i=0:n-1 k1=y0-t0^2; k2=(y0+h*k1/2)-(t0+h/2)^2; k3=(y0+h*k2/2)-(t0+h/2)^2;
k4=(y0+h*k3)-(t0+h)^2; y1=y0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; t1=t0+h; y0=y1; t0=t1; y(i+2)=y1; t(i+2)=t1; end y1 t1 figure(1) plot(t,y,'r'); xlabel('t'); ylabel('y'); （三）试求示例3分别在周期为5s的方波信号和脉冲信号下的响应，仿真时间20s，采样周期Ts=0.1。
《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》 实验报告 班级： 学号： 姓名： 时间：2013 年 6 月
目录实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）实验二MATLAB环境的熟悉与基本运算（二）实验三MATLAB语言的程序设计 实验四MATLAB的图形绘制 实验五基于SIMULINK的系统仿真 实验六控制系统的频域与时域分析 实验七控制系统PID校正器设计法 实验八线性方程组求解及函数求极值
实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一） 一、实验目的 1．熟悉MATLAB开发环境 2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算 二、实验基本原理 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 2.掌握MATLAB常用命令 表1 MATLAB常用命令 变量与运算符 3．1变量命名规则 3．2 MATLAB的各种常用运算符 表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符
| Or 逻辑或 ~ Not 逻辑非 Xor逻辑异或 符号功能说明示例符号功能说明示例 ：1:1:4;1:2:11 . ；分隔行.. ，分隔列… （）% 注释 [] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令 {} 构成单元数组= 用于赋值 的一维、二维数组的寻访 表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式 三、主要仪器设备及耗材 计算机 四．实验程序及结果 1、新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符） 2、启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。 3、学习使用help命令。
实验三(1)MATLAB程序设计并且附有答案
实验三（1）、MATLAB程序设计 一、实验目的 1、掌握建立和执行M文件的方法 2、掌握利用if语句和switch语句实现选择结构的方法 二、实验内容及步骤 1、输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A、B、C、D、E。 其中90分~100分为A，80分~89分为B，70分~79为C， 60分~69分为D，60分以下为E。 要求：1）分别用if语句和switch语句实现a=input('please input the score:'); if mod(a,0.5)==0 &a>=0&a<=100; switch (floor(a/10)) case 9 disp('A'); case 8 disp('B'); case 7 disp('C'); case 6 disp('D'); otherwise disp('E'); end else disp('输入的成绩不合理') end double x; x=input('Input x please:'); if mod(x,0.5)~=0 || x>100 || x<0 disp('ê?è?μ?3é?¨2?o?àí'); elseif x>=90 & x<=100 disp('A'); elseif x>=80 & x<=89 disp('B'); elseif x>=70 & x<=79 disp('C'); elseif x>=60 & x<=69 disp('D'); elseif x>=0 & x<60 disp('E');
end 2）对不合理的成绩应输出出错信息“输入的成绩不合理”（若成绩出现小数，则只能是“.5”） 2、设计程序，完成两位数的加、减、乘、除四则运算，即产 生两个两位随机整数，再输入一个运算符号，做相应的运 算，显示相应的结果，并要求结果显示类似于“a=x+y=34”。 x=randint(1,1,[10 99]);或者x=round(rand(1)*100) y=randint(1,1,[10 99]);或者y=round(rand(1)*100) disp(['x=',num2str(x)]); disp(['y=',num2str(y)]); A=input('请输入一个运算符号:','s'); %书上114页有说明 switch(A) case '+' a=x+y; disp(['a=x+y=',num2str(a)]); case '-' a=x-y;disp(['a=x-y=',num2str(a)]); case '*' a=x*y;disp(['a=x*y=',num2str(a)]); case '/' a=x/y;disp(['a=x/y=',num2str(a)]); end 3、求下列分段函数的值 2 2 2 6,0 56, 1, y χχχχ χχχχχ χχ ?+-<≠ ? =-+≤≠≠? ?-- ? 且-3 0<10,2且3 其他 要求：用if语句实现，分别输出x = -5.0，-3.0，1.0，2.0，2.5，
控制系统仿真和设计实验报告
控制系统仿真与设计实验报告 姓名： 班级： 学号： 指导老师：峰
7.2.2控制系统的阶跃响应 一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2.记录单位阶跃响应曲线； 3.掌握时间相应的一般方法； 二、实验容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率；记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论值比较。 （1）实验程序如下： num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示： （2）再键入： damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下：
实际值理论值峰值 1.3473 1.2975 峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352
+%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下： num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线：
（2）修改参数，分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线 试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示： 3.时作出下列系统的阶跃响应，并比较与原系统响应曲线的差别与特点，作出相应的实验分析结果。
哈工大 计算机仿真技术实验报告 仿真实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计
基于Simulink 控制系统仿真与综合设计 一、实验目的 (1) 熟悉Simulink 的工作环境及其功能模块库； (2) 掌握Simulink 的系统建模和仿真方法； (3) 掌握Simulink 仿真数据的输出方法与数据处理； (4) 掌握利用Simulink 进行控制系统的时域仿真分析与综合设计方法； (5) 掌握利用 Simulink 对控制系统的时域与频域性能指标分析方法。 二、实验内容 图2.1为单位负反馈系统。分别求出当输入信号为阶跃函数信号)(1)(t t r =、斜坡函数信号t t r =)(和抛物线函数信号2/)(2t t r =时，系统输出响应)(t y 及误差信号)(t e 曲线。若要求系统动态性能指标满足如下条件：a) 动态过程响应时间s t s 5.2≤；b) 动态过程响应上升时间s t p 1≤；c) 系统最大超调量%10≤p σ。按图1.2所示系统设计PID 调节器参数。 图2.1 单位反馈控制系统框图
图2.2 综合设计控制系统框图 三、实验要求 (1) 采用Simulink系统建模与系统仿真方法，完成仿真实验； (2) 利用Simulink中的Scope模块观察仿真结果，并从中分析系统时域性能指标（系统阶跃响应过渡过程时间，系统响应上升时间，系统响应振荡次数，系统最大超调量和系统稳态误差）； (3) 利用Simulink中Signal Constraint模块对图2.2系统的PID参数进行综合设计，以确定其参数； (4) 对系统综合设计前后的主要性能指标进行对比分析，并给出PID参数的改变对闭环系统性能指标的影响。 四、实验步骤与方法 4.1时域仿真分析实验步骤与方法 在Simulink仿真环境中，打开simulink库，找出相应的单元部件模型，并拖至打开的模型窗口中，构造自己需要的仿真模型。根据图2.1 所示的单位反馈控制系统框图建立其仿真模型，并对各个单元部件模型的参数进行设定。所做出的仿真电路图如图4.1.1所示。