精品文檔精品文檔精品文檔精品文檔精品文檔精品文檔

實驗3.設(shè)控制系統(tǒng)如圖3-1所示。其中（a）為無速度反饋系統(tǒng)，（b）為帶速度反饋系統(tǒng)，試(1)確定系統(tǒng)阻尼比為0.5時的K值;(2)計算并比較系統(tǒng)（a）和(b)的階躍響應(yīng)的瞬態(tài)性1能指標(biāo);(3)畫出系統(tǒng)（a）和(b)階躍響應(yīng)曲線，在曲線上標(biāo)出σ、t(5%)的數(shù)值，以驗 p s證計算結(jié)果。三、實驗原理1．impulse求連續(xù)系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)格式1：impulse(sys)[Y,X,T]=impulse(sys)格式2：impulse(sys,t)[Y,X]=impulse(sys,t)格式3：impulse(sys,iu)[Y,X,T]=impulse(sys,iu)格式4：impulse(sys,iu,t)[Y,X]=impulse(sys,iu,t)說明：sys為tf(),zpk(),ss()中任一種模型。對于不帶返回參數(shù)的該函數(shù)在當(dāng)前窗口中繪制出響應(yīng)曲線。對于帶有返回參數(shù)的將不繪制曲線,其中Y是輸出向量X是狀態(tài)向量，T是時間向量。t為用戶設(shè)定的時間向量。對于MIMO系統(tǒng),iu表示第iu個輸入到所有輸出的沖激響應(yīng)曲線。2．step求連續(xù)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)格式1：step(sys)[Y,X,T]=step(sys)格式2：step(sys,t)[Y,X]=step(sys,t)格式3：step(sys,iu)[Y,X,T]=step(sys,iu)格式4：step(sys,iu,t)[Y,X]=step(sys,iu,t)說明：step()中的參數(shù)意義和implse()函數(shù)相同。如果用戶在調(diào)用step()函數(shù)時不返回任何向量，則將自動地繪出階躍響應(yīng)輸出曲線。3.initial求連續(xù)系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)格式1：initial(sys,x0)[Y,X,T]=initial(sys,x0)格式2：initial(sys,x0,t)[Y,X,T]=initial(sys,x0,t)說明：initial函數(shù)可計算出連續(xù)時間線性系統(tǒng)由于初始狀態(tài)所引起的響應(yīng)（故而稱為零輸入響應(yīng)）。4．lsim求任意輸入信號時系統(tǒng)的響應(yīng)格式1：lsim(sys1,u,t)[Y,X]=lsim(sys1,u,t)格式2：lsim(sys2,u,t,x0)[Y,X]=lsim(sys2,u,t,x0)說明：u為輸入信號.t為等間隔時間向量.sys1為tf()或zpk()模型。sys2為ss()模型。其中x0為初始條件5．dcgain求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)(DC)增益格式1：k=dcgain(num,den)格式2：k=dcgain(a,b,c,d)說明：格式2可以計算從所有輸入到所有輸出的連續(xù)狀態(tài)空間系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)增益6．Damp求衰減因子和自然頻率格式：[Wn,z]=damp(a)說明：當(dāng)不帶輸出變量時，可在屏幕上顯示出特性表、衰減比率和自然頻率。變量a可取幾種形式：當(dāng)a為方陣，則它為狀態(tài)空間矩陣a；當(dāng)a為行矢量，則它為傳遞函數(shù)多項式的系數(shù)；當(dāng)a為列矢量，則它為特征根位置值。四、使用儀器、材料計算機(jī)、MATLAB軟件五、實驗過程原始記錄(程序、數(shù)據(jù)、圖表、計算等)實驗（1）1、運(yùn)行Matlab軟件；2、在其命令窗口中輸入有關(guān)函數(shù)命令或程序涉及的主要命令有：step()為便于比較，可用holdon指令將多條曲線放在一個圖中。進(jìn)一步，為清楚起見，用legend指令在圖中加注釋。代碼：1.a=0.1;b=[36];c=[112*a36];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=0.4;b=[36];c=[112*a36];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=0.7;b=[36];c=[112*a36];sys=tf(b,c);sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=0.7;b=[36];c=[112*a36];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=1;b=[36];c=[112*a36];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=1.3;b=[36];c=[112*a36];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridxlabel('s')ylabel('y(s)')title('單位階躍響應(yīng)')legend('a=0.1','a=0.4','a=0.7','a=1','a=1.3')2.a=0.7;b=[4];c=[14*a4];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=0.7;b=[16];c=[18*a16];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=0.7;b=[36];c=[112*a36];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridstep(sys,s);gridholdona=0.7;b=[64];c=[116*a64];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridholdona=0.7;b=[100];c=[120*a100];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridxlabel('s')ylabel('y(s)')title('單位階躍響應(yīng)')legend('b=2','b=4','b=6','b=8','b=10'實驗結(jié)果截圖：實驗（2）首先與二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式比較，求出參數(shù)K1、a與阻尼系數(shù)、自然頻率的關(guān)系，再由對系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的瞬態(tài)性能指標(biāo)要求，求出參數(shù)K1、a，再用step()畫出即可。代碼：a=63.2;b=[1,3.5,63.2];sys=tf(a,b);p=roots(b);s=0:0.01:5;step(sys,s);gridxlabel('s')ylabel('y(s)')title('單位階躍響應(yīng)')holdonplot(1.69,0.95,'bo')bbb{1}='\fontsize{12}\uparrow';bbb{2}='\fontsize{16}\fontname{隸書}超調(diào)量';bbb{3}='\fontsize{6}';bbb{4}='\fontsize{14}\it\sigma_\rho%=10%';bbb{6}='\fontsize{12}\downarrow';text(0.419,1.30,bbb,'color','b','HorizontalAlignment','Center')aaa{1}='\fontsize{12}\uparrow';aaa{2}='\fontsize{16}\fontname{宋體}調(diào)節(jié)時間';aaa{3}='\fontsize{14}\itt_{s}=2s';text(1.69,0.75,aaa,'color','r','HorizontalAlignment','Center')實驗結(jié)果截圖實驗（3）首先與二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式比較，求出阻尼系數(shù)、自然頻率，再求出瞬態(tài)性能指標(biāo)。代碼：（a）a=10;b=[1,1,10];sys=tf(a,b);p=roots(b);s=0:0.01:15;step(sys,s);gridxlabel('s')ylabel('y(s)')title('單位階躍響應(yīng)')holdonplot(5.32,1.05,'bo')bbb{1}='\fontsize{12}\uparrow';bbb{2}='\fontsize{16}\fontname{宋體}超調(diào)量';bbb{3}='\fontsize{6}';bbb{4}='\fontsize{14}\it\sigma_\rho%=60.4%';bbb{6}='\fontsize{12}\downarrow';text(1.01,1.30,bbb,'color','b','HorizontalAlignment','Center')aaa{1}='\fontsize{12}\uparrow';aaa{2}='\fontsize{16}\fontname{宋體}調(diào)節(jié)時間';aaa{3}='\fontsize{14}\itt_{s}=7s';text(5.32,0.85,aaa,text(5.32,0.85,aaa,'color','r','HorizontalAlignment','Center')（b）a=10;b=[1,3.2,10];sys=tf(a,b);p=roots(b);s=0:0.01:3;step(sys,s);gridxlabel('s')ylabel('y(s)')title('單位階躍響應(yīng)')holdonplot(1.68,1.05,'bo')bbb{1}='\fontsize{12}\uparrow';bbb{2}='\fontsize{16}\fontname{宋體}超調(diào)量';bbb{3}='\fontsize{6}';bbb{4}='\fontsize{14}\it\sigma_\rho%=16.3%';text(1.15,0.90,bbb,'color','b','HorizontalAlignment','Center')aaa{1}='\fontsize{12}\uparrow';aaa{2}='\fontsize{16}\fontname{宋體}調(diào)節(jié)時間';aaa{3}='\fontsize{14}\itt_{s}=2.22s';Text（1.68,0.85,aaa,