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兰 州 理 工 大 学 《自动控制原理》MATLAB分析与设计 仿真实验报告 院系： 电 信 学 院 班级： 自动化一班 姓名： 学号： 时间： 2012 年 12 月 3 日 电气工程与信息工程学院 《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书（2012） 一．仿真实验内容及要求： 1．MATLAB软件 要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。 2．各章节实验内容及要求 1）第三章 线性系统的时域分析法 对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果； 对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制器的作用； 在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在时，试采用微分反馈使系统性能满足等设计指标。 2）第四章 线性系统的根轨迹法 在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5； 利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）； 在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18，并对结果进行分析。 3）第五章 线性系统的频域分析法 利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线； 4）第六章 线性系统的校正 利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能。 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，试采用PD控制使系统的性能满足给定的设计指标。 5）第七章 线性离散系统的分析与校正 利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。 利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”进行验证，计算D(z)=4000时系统的动态性能指标，说明其原因。 二．仿真实验时间安排及相关事宜 1．依据课程教学大纲要求，仿真实验共6学时，教师可随课程进度安排上机时间，学生须在实验之前做好相应的准备，以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容； 2．实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告； 3．仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订。 自动化系《自动控制原理》课程组 3-5．单位反馈系统的开环传递函数为 ,试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。 仿真图如下： ： 响应曲线： 由图可得： =7.74s； 忽略闭环零点后： =9.2s； 由图可得:闭环零点使峰值时间减少，系统响应速度加快，超调量加大。表明零点相当于增加了系统阻尼比，系统响应时间和峰值时间变短，超调量增加。 3-9 设控制系统如下图所示： 要求：（1）取，计算测速反馈校正系统的超调量，调节时间和速度误差。 （2）取，计算比例-微分校正系统的超调量，调节时间和速度误差。 仿真图如下： 响应曲线如下： 3-3 A closed-loop control system is shown in Fig3.2, Determine the transfer function C(s)/R(s). Determine the poles and zeros of the transferfunction. Use a unit step input ，R（s）=1/s ,and obtain the partial fraction expansion for C(s) and The steady-state value . Plot c(t) and discuss the effect of the real and complex poles of the transfer function . 仿真图如下： 图像如下： 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在时，试采用微分反馈使系统性能满足等设计指标。 ： 分析：由图可知，当取时此系统是稳定的。 4-5设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，要求： （3）概略绘出的闭环根轨迹图（要求确定根轨迹的分离点，起始角和与虚轴的交点）。 程序如下： G=zpk([],[0 -1 -3.5 -3-2i -3+2i],