自动控制原理实验报告(4)

自动控制原

理实验报告

姓名学号

时间地点实验楼 B

院系专业

实验一系统的数学模

实验二控制系统的时域分析

实验三控制系统的频域分析

实验一系统的数学模、实验目的和任务

1、学会使用MATLA啲命令；

2、掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。

3、掌握用MATLAB求取系统的数学模型

二、实验仪器、设备及材料

1、计算机

2、MATLAB^ 件

三、实验原理

1、MATLAB^件的使用

2、使用MATLAB软件在计算机上求取系统的传递函数

四、实验内容

1、特征多项式的建立与特征根的求取

在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果

>>p=[1,3,0,4];

P =

13 0 4

>>r=roots(p)

-3.3553 + O.OOOOi

0.1777 + 1.0773i

0.1777 - 1.0773i

>>p=poly(r)

P =

1.0000 3.0000 -0.0000 4.0000

2、求单位反馈系统的传递函数：

在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果

>>nu mg=[1];de ng=[500,0,0];

>>nu mc=[1,1];de nc=[1,2];

>>[nu m1,de n1]=series (nu mg,de ng,nu mc,de nc);

>>[nu m,de n]=cloop (nu m1,de n1,-1) num =

den =

500

1000 1

>>pri ntsys (nu m,de n)

nu m/de n =

500 s A3 + 1000 s A2 + s + 1

3、传递函数零、极点的求取

在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果>>n um 1= [6,0,1];de n1=[1,3,3,1];

>>z=roots (nu m1);

>>p=roots(de n1);

>>n仁[1,1]; n2=[1,2];d 仁[1,2*i];d2=[1,-2*i];d3=[1,3];

>>nu m2=c onv(n1,n2)

num2 =

1 3 2

>>de n2=co nv(d1,co nv(d2,d3)) den2 =

1 3 4 12

>>pri ntsys (nu m2,de n2)

sA2 + 3 s + 2

sA3 + 3 sA2 + 4 s + 12

>>num=conv(nu m1,de n2);de n=con v(de n1,nu m2); >>pri ntsys

(nu m,de n)

6 sA5 + 18 sA4 + 25 sA3 + 75 sA2 + 4 s + 12

sA5 + 6 sA4 + 14 sA3 + 16 sA2 + 9 s +

2 >>pzmap(num,den),titl e(极点一零点图 ')

4、求反馈联接系统的传递函数:

在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果>>nu mg=[1];de ng=[500,0,0];

>>nu mh=[1,1];de nh=[1,2];

>>[nu m,de n]=feedback (nu mg,de ng,nu mh,de nh)

num =

0 0 12

den =

500

>>pri ntsys (nu m,de n)

s + 2 1000 1

500 s A3 + 1000 s A2 + s + 1

5、自行利用MATLAB命令求取以下系统传递函数，并记录下结果。

X(s)

-- ?

+

概点一專点图( spuaosm)

嗖

<

AJEU

^

E

-

-2'

-------------- >-2 ^1.5 -1

Real Axis (seconds 1)―1---------- ft -0 5 0

>> g2=tf([1,2],[1,3]);

>> gg 仁feedback(g1,g2,+1);

>> g3=tf(10,[1,1]);

>> gg2=series(gg1,g3);

>> g4=tf([5,0],[1,6,8]);

>> sys=feedback(gg2,g4) sys =

20 s A3 + 180 s A2 + 520 s + 480

s A6 + 11 sA5 + 43 sA4 + 67 sA3 + 118 sA2 + 252 s - 32

Con ti nu ous-time tran sfer function.

1、实验内容中的第5项系统的反馈是什么反馈?

有正反馈和负反馈。

2、闭环系统的零、极点个数相等吗？各为多少？

不等。

>> pzmap(sys)

Real Axis (seconds )

思考题

5

o 5

2

1.5

Pole-Zero Map

55

1

实验二 控制系统的时域分析

、实验目的和任务

1、

掌握用MATLAB 对系统进行时间响应分析； 2、 掌握一阶惯性系统以及二阶系统的时间响应特征以及系统性能与系统参数之间的关系。

二、 实验仪器、设备及材料

1、 计算机

2、 MATLAB 软件

三、 实验原理

1、利用计算机对控制系统进行时域分析。

2、使用MATLAB^件在计算机上对一、二阶系统进行时域分析。

1. 使用MATLAB 求一阶惯性系统的单位阶跃响应曲线。系统传递函数如下:

在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果

>>t=[0:.5:5];

>>y=1-exp(-2*t);

>>plot(t,y, ' r ');

>>axis([0 5 0 1.1]);

>>set(gca,' ytick ' ,0:.1:1.1);

>> [p,z]=pzmap(sys) -4.4999 + 1.9707i

-4.4999 - 1.9707i -2.9863 + O.OOOOi

0.4332 + 1.8760i 0.4332 - 1.8760i

0.1198 + O.OOOOi -4.OOOO -3.OOOO

-2.OOOO

G(s)= 10 0.5s 1

>>title( ‘ y-t)xp(-2t)'); >>xlabel('t');

>>ylabel('y(t)');

>>grid

若系统传递函数为:

G（s）二弋

s + 1

求其单位阶跃响应，并与上面的结果进行比较，把结论写入实验

告

>> y=1-exp(-1*t);

>> plot(t,y,'r');

>> axis([0 5 0 1.1]);

>> set(gca,'ytick',0:.1:1.1);

>> title('y(t)=1-exp(-2t)');

>> xlabel('t');

>> ylabel('y(t)')

>> title('y(t)=1-exp(-1t)');

>> grid

自行编制在命令窗口运行命

令, 报

y(t)=1-exp(-2t)