自動控制原理-线性系统的频域分析实验报告.docVIP

自动调节系统频域分析 班级 学号 1108180135 姓名 王佳炜 日期 2014.1.5 线性系统的频域分析 一、实验目的 1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。 2．掌握控制系统的频域分析方法。 二、实验内容 1．典型二阶系统 绘制出，，0.3，0.5，0.8，2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。 解: 程序如下: num=[0 0 36];den1=[1 1.2 36];den2=[1 3.6 36]; den3=[1 6 36];den4=[1 9.6 36];den5=[1 24 36]; w=logspace(-2,3,100); bode(num,den1,w) grid hold bode(num,den2,w) bode(num,den3,w) bode(num,den4,w) bode(num,den5,w) 分析：随着的增大,伯德图在穿越频率处的尖峰越明显,此处用渐近线代替时误差越大. 2．系统的开环传递函数为 绘制系统的Nyquist曲线、Bode图，说明系统的稳定性，并通过绘制阶跃响应曲线验证。 解: 程序如下 奈氏曲线: (1) num1=[0,0,10];den1=conv([1,0],conv([1,0],conv([5,-1],[1,5]))); w=logspace(-1,1,100); nyquist(num1,den1,w) (2) num2=[8,8];den2=conv([1,0],conv([1,0],conv([1,15],[1,6,10]))); w=logspace(-1,1,100); nyquist(num2,den2) (3) num3=[4/3,4];den3=conv([1,0],conv([0.02,1],conv([0.05,1],[0.1,1]))); w=logspace(-1,1,100); nyquist(num3,den3) 分析：系统1，2 不稳定，系统3稳定。 伯德图: num1=[0,0,10];den1=conv([1,0],conv([1,0],conv([5,-1],[1,5]))); num2=[8,8];den2=conv([1,0],conv([1,0],conv([1,15],[1,6,10]))); num3=[4/3,4];den3=conv([1,0],conv([0.02,1],conv([0.05,1],[0.1,1]))); bode(num1,den1) grid hold bode(num2,den2) bode(num3,den3) 分析：系统1，2 不稳定，系统3稳定。 。 阶跃响应曲线 （1）num1=[0,0,10];den1=conv([1,0],conv([1,0],conv([5,-1],[1,5]))); step(num1,den1) grid （2） num2=[8,8];den2=conv([1,0],conv([1,0],conv([1,15],[1,6,10]))); step(num2,den2) grid （3） num3=[4/3,4];den3=conv([1,0],conv([0.02,1],conv([0.05,1],[0.1,1]))); step(num3,den3) grid 3．已知系统的开环传递函数为。求系统的开环截止频率、穿越频率、幅值裕度和相位裕度。应用频率稳定判据判定系统的稳定性。 解：绘出系统伯德图，程序如下 num=[0 0 1 1]; den=[0.1 1 0 0]; w=logspace(-2,3,100); bode(num,den,w) [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den); gm,pm,wcg,wcp grid gm =0 pm =44.4594 wcg =0 wcp =1.2647 分析： 系统截止频率Wc=1.2647，相角裕度r=44.4594,幅值裕度hg=0，穿越频率Wg=0 因此系统稳定。 三．实验心得与体会 总结：通过这次实验，我掌握了各种图形的matlab绘制方法，加深了对课本上各种稳定性判别方法的理解，学会了用软件作图判定系统稳定性，进一步了解了各种系统参数对系统性能的影响。