控制系统稳定性分析实验总结.docxVIP

控制系统稳定性分析实验总结 　　实验三控制系统的稳定性分析　　一、实验目的　　1．观察系统的不稳定现象。　　2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。　　二、实验仪器　　1．EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台　　2．计算机一台　　三、实验内容　　系统模拟电路图如图3-1　　图3-1系统模拟电路图　　其开环传递函数为:　　G=10K/s(+1)(Ts+1)　　式中K1=R3/R2，R2=100K?，R3=0～500K；T=RC，R=100K?，C=1?f或C=?f两种情况。　　四、实验步骤　　1.连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。　　2.启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。　　3.检查USB线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮，出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。　　4.在实验项目的下拉列表中选择实验三[控制系统的稳定性分析],鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置目的电压U1=1000mV鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。　　5.取R3的值为50K?，100K?，200K?，此时相应的K=10，K1=5，10，20。观察不同R3　　值时显示区内的输出波形(既U2的波形)，找到系统输出产生增幅振荡时相应的R3及K值。再把电阻R3由大至小变化，即R3=200k?，100k?，50k?，观察不同R3值时显示区内的输出波形,找出系统输出产生等幅振荡变化的R3及K值，并观察U2的输出波形。　　6.在步骤5条件下，使系统工作在不稳定状态，即工作在等幅振荡情况。改变电路中的电容C由1?f变成?f，重复实验步骤4观察系统稳定性的变化。　　7.将实验结果添入表中：　　五、实验报告　　1．画出步骤5的模拟电路图。　　2．画出系统增幅或减幅振荡的波形图。C=1uf时：　　R3=50KK=5：　　R3=100K　　K=10　　R3=200KK=20：　　等幅振荡：R3=217k:　　增幅振荡：R3=220k：　　R3=260k:　　实验七控制系统稳定性分析的MATLAB实现　　一．实验目的　　1.熟悉MATLAB的仿真及应用环境。　　2.在MATLAB的环境下研究控制系统稳定性。　　二．实验内容和要求　　1.学会使用MATLAB中的代数稳定判据判别系统稳定性；　　2.学会使用MATLAB中的根轨迹法判别系统稳定性；　　3.学会使用MATLAB中的频率法判别系统稳定性；　　三．实验主要仪器设备和材料　　1台　　2.实验软件：MATLABXXA　　四．实验方法、步骤及结果测试　　1.用系统特征方程的根判别系统稳定性：设系统特征方程为　　征并判别该系统的稳定性，记录输出结果。　　程序：s=[];　　roots(s);　　ans=　　+　　-　　-+　　--　　-+　　结果：右半复平面存在方程的特征根，则系统不稳定　　2.用根轨迹法判别系统稳定性：对给定系统的开环传递函数，进行仿真。　　.　　某系统的开环传递函数为,设计仿真程序，记录系统，设计仿真程序，计算特闭环零极点图及零极点数据，判断该闭环系统是否稳定。　　程序：　　clear　　n1=[1];　　d1=[10];　　s1=tf(n1,d1);　　sys=feedback(s1,1);　　P=roots({1});　　Z=roots({1});　　pzmap(sys);　　[p,z]=pzmap(sys)　　结果：　　p=　　-+　　--　　z=　　-4　　根据图像得，系统的闭环极点全部在S的左半平面，则系统稳定　　.　　某系统的开环传递函数为,设计仿真程序，记录系　　统开环根轨迹图、系统开环增益及极点，确定系统稳定时K的取值范围。程序：　　clear　　n=[1];　　d=[10];　　sys=tf(n,d);　　P=roots({1});　　rlocus(sys);　　[p,z]=pzmap(sys)　　结果：　　p=　　-2　　-1　　根据根轨迹，得系统稳定的K值范围为：[0,]。　　3.频率法判别系统稳定性：对给定的系统的开环传递函数，进行仿真。　　(1).已知系统开环传递函数,设计仿真程序，用Bode图法判稳，记录运行结果，并用阶跃相应曲线验证。　　1).绘制开环系统Bode图，记录数据