北京理工大学自动控制matlab实验报告.docVIP

MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用实验 班级学号：1120100209 姓名：戚煜华 一、试验目的： 1．了解MATLAB这种强大的数学软件的基本特点和语言特点。 2．掌握控制系统在MATLAB中的描述。 3．学会用MATLAB的Control工具箱中提供的仿真函数，例如连续时间系统在阶跃输入激励下的仿真函数step（），脉冲激励下的仿真函数impulse（）等。 4掌握典型一阶、二阶系统中参数的变化对阶跃响应曲线的影响； 5掌握使用MATLAB绘制控制系统的根轨迹图，并了解附加开环零、极点对闭环根轨迹的影响。 6．学会使用MATLAB绘制系统频率特性曲线—乃氏图和伯德图，并利用MATLAB求出系统的稳定裕度。 7．掌握系统串联校正后，开环指标及时域响应指标的变化规律。 二、试验设备： 一台装有MATLAB软件的电脑 三、试验内容： 2．以传函为例，令T=0.1，1，10，绘制其单位阶跃响应曲线，并总结给出惯性时间常数对阶跃响应影响的结论。 T=0.1时的单位阶跃响应曲线 T=1时的单位阶跃响应曲线 T=10时的单位阶跃响应曲线 结论：惯性时间常数T越大，上升时间、调节时间和延迟时间越长。 以传函为对象，令=1，=0，0.2，0.5，1，1.5分别绘制阶跃响应曲线。令=0.7，=0.1，1，10分别绘制阶跃响应曲线，进行、对二阶阶跃响应的影响分析。 =1，=0： 分析：=1时， =0，零阻尼，响应为无阻尼等幅振荡； =0.2和0.5，欠阻尼，随着的增大，振荡幅值减小，响应速度变慢，超调量减小； =1，临界阻尼，响应变慢，超调和振荡消失； =1.5，过阻尼，系统没有超调，且过渡时间较长。 综上所述，越大，振荡幅值越小，过渡时间越长；=1以后，系统没有了超调和振荡。所以，阻尼比对二阶系统的影响是改变系统的振荡幅值和过渡时间。 =1，=0.2： =1，=0.5： =1，=1： =1，=1.5： =0.7，=0.1： =0.7，=1： =0.7，=10： 分析：=1时， =0，零阻尼，响应为无阻尼等幅振荡； =0.2和0.5，欠阻尼，随着的增大，振荡幅值减小，响应速度变慢，超调量减小； =1，临界阻尼，响应变慢，超调和振荡消失； =1.5，过阻尼，系统没有超调，且过渡时间较长。 综上所述，越大，振荡幅值越小，过渡时间越长；=1以后，系统没有了超调和振荡。所以，阻尼比对二阶系统的影响是改变系统的振荡幅值和过渡时间。 分析：=0.7时，越大，二阶阶跃响应曲线上升时间越长，调节时间越短，超调量相同。所以无阻尼自然频率影响二阶系统的过渡时间。 系统开环传函为绘制其根轨迹。附加开环极点，系统开环传函变为分别令=2,5,绘制其根轨迹，并分析附加开环极点对根轨迹的影响。 原系统开环传函根轨迹： 附加极点后根轨迹： 分析：附加开环极点后，根轨迹向右方移动。而当附加的开环极点左移时，根轨迹也随之左移。 若单位反馈系统画出其Bode图，nyquist图，并求其相位裕度；串入校正装置绘制Bode图，求其相位裕度，，绘制系统校正前后闭环阶跃响应曲线。 原单位反馈系统的bode图： 原单位反馈系统的奈奎斯特图： 相位裕度：8.32deg 串入校正装置后系统的bode图： 相位裕度51.4°，=23.3rad/s. 校正前单位反馈系统的闭环阶跃响应曲线图： 校正后单位反馈系统的闭环阶跃响应曲线图