自控matlab实验讲义(钟).docVIP

自动控制原理Matlab仿真实验指导书 信阳师范学院物理电子工程学院 自控教研室编制  目 录 自动控制原理Matlab仿真实验要求............................3 实验报告封皮模板..........................................................4 实验一 控制系统数学模型在Matlab中的表示........5 实验二 线性系统的时域分析......................................8 实验三 线性系统的根轨迹分析................................11 实验四 线性系统的频域分析....................................13 实验五 离散系统的分析............................................16 实验六 非线性系统的分析........................................18  自动控制原理Matlab仿真实验要求 1、实验前针对各实验的“实验内容”预习并编制好程序； 2、上机调试注意Matlab程序调试器和Simulink仿真的使用方法； 3、实验结束后打印实验报告。 实验报告内容包括：实验名称、实验日期、实验目的、实验内容、实验程序清单、Simulink仿真图、结果与分析。【封皮如下页所示】 实验报告格式如下所示。  《自动控制原理》MATLAB分析与设计 仿真实验报告 院系： 班级： 姓名： 学号： 时间： 年 月 实验一 控制系统数学模型在Matlab中的表示 一、 实验目的 1.熟悉Matlab的基本操作； 2.掌握线性系统模型在Matlab中的描述方法； 3.掌握在Matlab中线性系统模型之间的转换方法； 4.初步熟悉Simulink仿真的基本方法。 二、 本实验用到的函数 1、线性系统的描述 （1）传递函数描述法：G=tf(num,den) （2）由开环传递函数得到闭环传递函数： [num,den]=cloop(num1,den1);G=tf(num,den) （3）零-极点描述法：G=zpk(z,p,k) （4）部分分式法：[r,p,k]=residue(num,den) num,den,z,p,r,k(s)均用数组的形式[1,2,1… ]或[1 2 1 …]的形式表示，若无零点或极点用[ ]表示 （5）尾1型表示： h1=tf([a1],[T1 1]); h2=tf([a2],[T2 1]);…… hn=tf([an],[Tn 1]); h=h1*h2*…hn; [num,den]=tfdata(h，‘v’) %得到传递函数h中分子分母的系数数组 2、线性系统模型之间的转换 （1）传递函数转换为零-极点模式 [z,p,k] =tf2zp(num,den); G=zpk(z,p,k) （2）零-极点转换为传递函数模式 [num,den] =zp2tf(z,p,k);G=tf(num,den) （3）模型参数的获取 [z,p,k] =zpkdata(G,’v’) %获取零-极点参数 [num,den]=tfdata(G ,’v’) %获取传递函数参数 3、连续系统转换为离散系统 Gd=c2d(G,Ts,method) method——默认zoh,可省 4、离散系统转换为连续系统 G=d2c(Gd, method) method——默认zoh，可省 5、结构框图的模型表示 （1）串联结构 G=series(G1,G2)或G=G1*G2 （2）并联结构 G=parallel(G1,G2)或G=G1±G2 （3）反馈结构 G=feedback(G1,G2,sign) √ sign——默认为“-1”，即默认是“负反馈”。 G=cloop(num,den,sign) %实现单位反馈,sign缺省为“-1” 三、 实验内容 1、已知闭环系统的传递函数为： 要求：利用Matlab软件中的函数， （1）把G(s)写成零、极点形式； （2）把G(s)写成部分分式的形式； （3）当采样周期为1s时，求出离散后的模型。 2、已知系统结构图如图所示，①用Matlab软件编程求出闭环系统的传递函数C(s)/R(s)；②用Simulink