1、實(shí)驗(yàn)三：基于matlab的控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究綜述目的和任務(wù)1.了解matlab軟件仿真平臺(tái)2.掌握利用程序語(yǔ)言和simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真的方法3.掌握基于matlab繪制控制系統(tǒng)各種曲線的方法兩個(gè)實(shí)驗(yàn)要求1.熟悉simulink仿真平臺(tái)2.基于matlab編制仿真程序3.在matlab環(huán)境下，掌握系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線、根軌跡曲線和頻率特性曲線的繪制三個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(a)階躍響應(yīng)1.二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：g1 (s)=10/(s 22s10)(1)計(jì)算并記錄系統(tǒng)閉環(huán)根部阻尼比的無(wú)阻尼振動(dòng)頻率。p=1 2 10；r=根(p)r=-1.0000 3.0000i-1.0000 - 3.000

2、0i(2)鍵入程序，觀察并記錄階躍響應(yīng)曲線。num=10；den=1 2 10；sys=tf(數(shù)量，den)sys=10-s2 2 s 10連續(xù)時(shí)間傳遞函數(shù)。步驟(sys)實(shí)際價(jià)值理論值山峰1.351.351峰值時(shí)間tp1.061.047過(guò)渡時(shí)間ts%52.52秒3.00秒%23.54s4.00秒理論值計(jì)算是指二階系統(tǒng)的時(shí)域分析性能指標(biāo)計(jì)算=0.3163 n=3.1622.修改參數(shù)分別實(shí)現(xiàn)=1和=2的響應(yīng)曲線，并將其記錄在與原系統(tǒng)響應(yīng)曲線相同的畫(huà)面中。num=10den=1 2 10sys=tf(數(shù)量，den)步驟(sys)繼續(xù)num=10den=1 6.324 10sys=tf(數(shù)量，den

3、)步驟(sys)繼續(xù)num=10den=1 12.648 10sys=tf(數(shù)量，den)步驟(sys)繼續(xù)修改參數(shù)wn1=0.5wn0和wn2=2wn0的響應(yīng)曲線，并將其記錄在與原始系統(tǒng)響應(yīng)曲線相同的圖片中。num=10den=1 2 10sys1=tf(數(shù)量，den)步驟(sys1)繼續(xù)num=2.4996den=1 1.0001406 2.4996sys2=tf(數(shù)量，den)步驟(sys2)繼續(xù)num=40den=1 4.0005624 40sys3=tf(數(shù)量，den)步驟(sys3)繼續(xù)3.試做系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)曲線和斜率響應(yīng)曲線。num=10den=1 2 10sys=tf(數(shù)量，d

4、en)脈沖(sys)4.在simulink環(huán)境下，構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行時(shí)域仿真，并與命令行得到的響應(yīng)曲線進(jìn)行比較。斜率響應(yīng)曲線(2)根軌跡1系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：g1 (s)=kg/s (s 1) (s 2)(1)繪制系統(tǒng)的根軌跡(2)確定根軌跡的分離點(diǎn)和相應(yīng)的根軌跡增益(3)確定臨界穩(wěn)定時(shí)的根軌跡增益kgl(4)系統(tǒng)穩(wěn)定的根軌跡增益范圍為kg (0，6)2.系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為go2 (s)=kg (s 1)/s (s-1) (s 24 s 16)(1)繪制系統(tǒng)的根軌跡(2)確定根軌跡的分離點(diǎn)和相應(yīng)的根軌跡增益(3)確定臨界穩(wěn)定時(shí)的根軌跡增益kgl(4)系統(tǒng)穩(wěn)定根軌跡增益kg范圍23.4，3

5、5.7附錄：k=1z=(1p=0 1 -2 3.4641i -2-3.4641isys=zpk(z，p，k)rlocus(sys)格子(3)波特圖1.開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是g(s)=t=0.1=2，1，0.5，0.1，0.01要求：在不同的阻尼比下，繪制系統(tǒng)伯德圖并保存在同一張圖上。當(dāng)=10時(shí)，最小值為=2，最大值為=0.01。在相頻特性中，當(dāng)=10時(shí)，最小變化為=2，最大變化為=0.01附錄：n=1；d1=0.01 0.4 1；d2=0.01 0.2 1；d3=0.01 0.1 1；d4=0.01 0.02 1；d5=0.01 0.002 1；bode(n，d1)；堅(jiān)持住。波德(n，d2)；波德(n

6、，d3)；bode(n，d4)；bode(n，d5)格子2.開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為g(s)=31.6/s(0.01s 1)(0.1s 1)(1)制作波德圖并標(biāo)記在曲線上：幅頻特性:初始斜率、高頻斜率、開(kāi)環(huán)截止頻率和中頻交叉斜率。相頻特性低頻帶漸近相角和高頻帶漸近相角180度線的交越頻率。(2)通過(guò)穩(wěn)定裕度命令計(jì)算穩(wěn)定裕度lg和c，并確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(3)比較圖上的近似折線特征。num=31.6den=0.001 0.11 1 0sys=tf(數(shù)量，den)bode(sys)格子振幅-頻率特性低頻帶斜率=(50-29.9)/(0.1-1)=-22.33高頻帶斜率=開(kāi)環(huán)截止頻率為：16.3弧度/秒開(kāi)環(huán)截止頻率是指幅頻特性曲線在開(kāi)環(huán)幅頻特性中與0db線相交的頻率，記錄為 c中頻交越斜率=(3-33)/(99.6/19.8)* 10=-59.64 db/dec相位頻率特性低頻帶的漸近相位角為-90.9(-90)高頻ba的漸近相角-180度線的交叉頻率為31.8 (31.6)穩(wěn)定裕度命令計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度lg和c保證金(sys)lg=10.8db分貝