自控实验指导书--MATLAB自动控制原理.docVIP

自动控制原理 MATLAB仿真实验 实 验 指 导 书 实验一 控制系统数学模型 一、实验目的 掌握控制系统数学模型——传递函数的求取方法； 利用MATLAB命令求取控制系统传递函数。 二、基础知识及MATLAB函数 在MATLAB命令窗口上，以命令的方式建立系统的传递函数。在MATLAB下，系统的数学模型有3种描述方式，此实验用多项式模型。 （1）多项式模型： 线性定常系统的数学模型传递函数G(s)一般可以表示成： 其中分子分母多项式中的an与bm均为常系数。 MATLAB语言描述： 构造分子多项式：num=[bm,bm-1,…,b1,b0];或num=[bm bm-1 … b1 b0] 构造分母多项式：den=[an,an-1,…,a1,a0];或den=[an an-1 … a1 a0] 构造并显示传递函数：printsys(num,den); 其中num与den是习惯用法，也可用其它变量名代替，但在显示时会出现num/den，这是通用输出显示格式，与输入变量名称无关。 例1-1： num=[1 12 44 48]； den=[1 16 86 176 105]; printsys(num,den) 显示： num/den = s^3 + 12 s^2 + 44 s + 48 ----------------------------------- s^4 + 16 s^3 + 86 s^2 + 176 s + 105 例1-2：系统开环传递函数为 写出多项式模型。 n=conv([5],[1 1]); d=conv([1 0 0],conv([1 2],[1 6 10])); printsys(n,d) 显示： num/den = 5 s + 5 ----------------------------- s^5 + 8 s^4 + 22 s^3 + 20 s^2 （2）模型的连接 函数[num]=cloop()用于计算单位反馈时闭环传递函数多项式模型的参数向量，右变量为开环参数，左变量返回系统的闭环参数，反馈极性1为正反馈，-1为负反馈。 例1-3：系统开环传递函数为 写出单位负反馈时闭环传递函数的多项式模型。 numo=conv([5],[1 1]); deno=conv([1 0 0],[1 3]); [numc,denc]=cloop(numo,deno,-1); printsys(numc,denc) 显示： num/den= 5 s + 5 --------------------- s^3 + 3 s^2 + 5 s + 5 函数[]=feedback()用于计算一般反馈系统的闭环传递函数。其格式为： [num,den]=feedback(num1,den1,num2,den2,sign) 前向传递函数G(s)为num1/den1，反馈传递函数H(s)为num2/den2，右变量为G(s)与H(s)的参数，左变量返回系统的闭环参数，反馈极性sign取1为正反馈，取-1为负反馈，缺省时作负反馈计算。 例4：系统结构图如图所示： + - 写出闭环传递函数。 num1=[10];den1=[1 1 0]; num2=[0.2 1];den2=[0.01 1]; [num,den]=feedback(num1,den1,num2,den2,-1); printsys(num,den) 显示： num/den = 0.1 s + 10 ------------------------------ 0.01 s^3 + 1.01 s^2 + 3 s + 10 串联连接用函数series,格式：[num,den]=series(num1,den1,num2,den2) 并联连接用函数parallel,格式：[num,den]=parallel(num1,den1,num2,den2) *系统模型其他形式描述及分析见教材71页。 实验步骤与内容： 1、开机执行MATLAB程序，进入MATLAB命令窗口：“Command window”。 2、建立简单的系统模型： 用MATLAB语言求取传递函数，要求熟练应用以下指令： printsys(num,den); feedback; cloop; series; parallel; conv；tf;zpk;zp2tf;tf2zp; (1) ; (2); (3) - 编写指令在命令窗口中显示上列传递函数 利用指令进行传递函数模型的转换 四、实验报告 1．根据内容要求，写