控制工程-实验指导书-修订版.docVIP

《控制工程基础》实验指导书 常熟理工学院 机械工程学院 2009.9  目 录 1.MATLAB时域分析实验………………………………………………………2 2.MATLAB频域分析实验………………………………………………………4 3.Matlab校正环节仿真实验…………………………………………………8 4.附录：Matlab基础知识……………………………………………………14 实验1 MATLAB时域分析实验 一、实验目的 利用MATLAB进行时域分析。 要求：(1)计算连续系统的时域响应（单位脉冲输入，单位阶跃输入，任意输入）。 2．掌握Matlab系统分析函数impulse、step、lsim、roots、pzmap的应用。 已知某高阶系统的传递函数为，试求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位速度响应和单位加速度响应。 MATLAB计算程序 num=[2 20 50]; den=[1 15 84 223 309 240 100]; t= (0: 0.1: 20); figure (1); impulse (num,den,t); %Impulse Response figure (2); step(num,den,t);%Step Response figure (3); u1=(t); %Ramp.Input hold on; plot(t,u1); lsim(num,den,u1,t); %Ramp. Response gtext(‘t’); figure (4); u2=(t.*t/2);%Acce.Input u2=(0.5*(t.*t)) hold on; plot(t,u2); lsim(num,den,u2,t);%Acce. Response gtext(‘t*t/2’); 已知某高阶系统的传递函数为，试求该系统的极点并判断系统的稳定性。 MATLAB计算程序 den=[1 2 3 4 5 6 7 8 9]; roots(den) 已知某高阶系统的传递函数为 ，试求该系统的零极点并判断系统的稳定性。 MATLAB计算程序 num=[3.12*10^5 6.25*10^6]; den=[1 1.0*10^2 8.0*10^3 4.4*10^5 6.24*10^6]; [p,z]= pzmap(num,den); pzmap(num,den); title(‘Pole-Zero Map’); hold on; 学习Matlab基础知识，了解Matlab的基本功能和软件的基本使用方法，并学习教材中几个Matlab函数的使用方法。 四、实验报告内容 实验目的、方法； 修改系统的传递函数，得到相应的时域响应，将该图保存并打印后粘贴到实验报告上，并进行必要的说明。 分析实验的意义和结论。 实验2? MATLAB频域分析实验 一、实验目的 1、加深理解频率特性的概念，了解一般系统的的Nyquist 图和Bode图的特点和绘制。 2、学习采用MATLAB绘制和分析系统频率特性图 二、实验要求 1、分析开环系统的频率特性，并用MATLAB绘制其开环Nyquist 图和Bode图，求取剪切频率ωc，将实验结果与理论分析计算结果进行比较，验证理论的正确性。 2、用MATLAB作闭环Nyquist 图和Bode图，分析单位反馈系统的频率特性。 三、实验原理 1、对数频率特性： Bode图——对数坐标图，又称Bode图，它由对数幅频特性图和对数相频特性图组成。对数幅频特性图纵坐标标度为20lgG( jw) ，其中对数以10为底均匀分度，采用单位是分贝(db)；横坐标标度为lgw ，以对数分度绘制，标以w ，采用单位是弧度/秒(rad/s)。对数相频特性图纵坐标为角度，均匀分度，采用单位为度，横坐标与第一张图完全相同。对数相频特性图放在第一张之下，同时使横坐标的 上下一一对应，以便对比分析。 2、极坐标频率特性曲线（又称尼奎斯特曲线） 它是在复平面上用一条曲线表示w由时的频率特性。即用矢量G( jw)的端点轨迹形成的图形，w是参变量。在曲线的上的任意一点可以确定实频、虚频、幅频和相频特性。 3、用MATLAB作频率特性曲线 1）用MATLAB作开环频率特性 设系统的开环传递函数为 （2.1） 则系统的开环频率特性为 （2.2） 据式（2.2）和表2.1中的MATLAB命令可绘制出相应的尼奎斯特图和博德图。 2）用MATLAB作闭环频率特性 若表示频率特性幅值，表示相角，则闭环频