《基于MATLAB的控制系统频域设计》.docVIP

基于MATLAB的控制系统频域设计 姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 基于MATLAB的控制系统频域设计 一 实验目的 1. 利用计算机作出开环系统的波特图 2. 观察记录控制系统的开环频率特性 3. 控制系统的开环频率特性分析 二 预习要点 预习Bode图和Nyquist图的画法； Nyquist稳定性判据内容。 三 实验方法 1、奈奎斯特图（幅相频率特性图） 对于频率特性函数G(jw)，给出w从负无穷到正无穷的一系列数值，分别求出Im(G(jw))和Re(G(jw))。以Re(G(jw)) 为横坐标， Im(G(jw)) 为纵坐标绘制成为极坐标频率特性图。 MATLAB提供了函数nyquist()来绘制系统的极坐标图，其用法如下： nyquist(a,b,c,d)：绘制出系统的一组Nyquist曲线，每条曲线相应于连续状态空间系统[a,b,c,d]的输入/输出组合对。其中频率范围由函数自动选取，而且在响应快速变化的位置会自动采用更多取样点。 nyquist(a,b,c,d,iu)：可得到从系统第iu个输入到所有输出的极坐标图。 nyquist(num,den)：可绘制出以连续时间多项式传递函数表示的系统的极坐标图。 nyquist(a,b,c,d,iu,w)或nyquist(num,den,w)：可利用指定的角频率矢量绘制出系统的极坐标图。 当不带返回参数时，直接在屏幕上绘制出系统的极坐标图（图上用箭头表示w的变化方向，负无穷到正无穷） 。当带输出变量[re,im,w]引用函数时，可得到系统频率特性函数的实部re和虚部im及角频率点w矢量（为正的部分）。可以用plot(re,im)绘制出对应w从负无穷到零变化的部分。 2、对数频率特性图（波特图） 对数频率特性图包括了对数幅频特性图和对数相频特性图。横坐标为频率w，采用对数分度，单位为弧度/秒；纵坐标均匀分度，分别为幅值函数20lgA(w)，以dB表示；相角，以度表示。 MATLAB提供了函数bode()来绘制系统的波特图，其用法如下： bode(a,b,c,d,iu)：可得到从系统第iu个输入到所有输出的波特图。 bode(a,求取系统对数频率特性图（波特图）：bode() 求取系统奈奎斯特图（幅相曲线图或极坐标图）：nyquist() b,c,d)：自动绘制出系统的一组Bode图，它们是针对连续状态空间系统[a,b,c,d]的每个输入的Bode图。其中频率范围由函数自动选取，而且在响应快速变化的位置会自动采用更多取样点。 bode(num,den)：可绘制出以连续时间多项式传递函数表示的系统的波特图。 bode(a,b,c,d,iu,w)或bode(num,den,w)：可利用指定的角频率矢量绘制出系统的波特图。 当带输出变量[mag,pha,w]或[mag,pha]引用函数时，可得到系统波特图相应的幅值mag、相角pha及角频率点w矢量或只是返回幅值与相角。相角以度为单位，幅值可转换为分贝单位：magdb=20×log10(mag) 四 实验内容 下面举例说明用MATLAB对控制系统频域设计 1．用Matlab作Bode图.画出对应Bode图 , 并加标题. （1） num=25;den=[1 4 25]; G=tf(num,den); figure(1) margin(G); figure(2) nichols(G); axis([-207 0 -40 40]);ngrid figure(3) nyquist(G); axis equal （2） num=conv([0 1],[1 0.2 1]);den=conv([1 0],[1 1.2 9]); G=tf(num,den); figure(1) margin(G); figure(2) nichols(G); axis([-207 0 -40 40]);ngrid figure(3) nyquist(G); axis equal 2．用Matlab作 Nyquist图.画对应Nyquist图,并加网格标题. num=1;den=[1 0.8 1]; G=tf(num,den); figure(1) margin(G); figure(2) nichols(G); axis([-207 0 -40 40]);ngrid figure(3) nyquist(G); axis equal 3．典型二阶系统，试绘制取不同值时的Bode图。取。 当w=6, ζ=0.1时 num=36;den=[1 1.2 36]; G=tf(num,den); figure(