自动控制MATLAB仿真作业.docVIP

XXXXXXX 大 学 《自动控制原理》MATLAB分析与设计 仿真实验报告 院系： 电气工程与信息工程学院 班级： 姓名： 学号： 时间： 20 年 月 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（2013） 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 该系统的阶跃响应曲线如下图所示，其中虚线表示忽略闭环零点时的阶跃响应曲线. 解：程序代码及结果如下： numg=[0.4 1]; deng=[1 0.6 0]; numh=[1];denh=[1]; [num1,den1]=feedback(numg,deng,numh,denh) sys1=tf(num1,den1); num2=[1]; den2=[1 1 1];%ignore zi sys2=tf(num2,den2) t=0:0.05:11; figure(1) step(sys1,t) hold on step(sys2,t); grid figure(2) step(sys1,r,sys2,b--,t); hold on plot([0 11],[1.035 1.035],c:) hold on plot([0 11],[0.965 0.965],c:) grid; xlabel(t);ylabel(c(t));title(阶跃响应); 系统 参数 上升时间 调节时间 峰值时间 峰值 超调量 有闭环零点（实线） 1.94 7.74 3.09 1.18 18 无闭环零点（虚线） 2.42 7.74 3.61 1.16 16 由上图及表格可以看出，闭环零点的存在可以在一定程度上减小系 统的响应时间，但是同时也增大了超调量，所以，在选择系统的时候应该同时考虑减小响应时间和减小超调量。并在一定 程度上使二者达到平衡，以满足设计需求。 3-9 测速反馈校正系统控制系统，比例-微分校正系统要求：（1）取T1=0，T2=0.1；2）取T1=0.1，T2=0；试分析在不同控制器下的系统的调节时间，超调量，速度误