控制理论仿真实验指导书
现代控制理论-基于MATLAB的实验指导书课程设计指导书
现代控制理论基于MATLAB的实验指导书第一部分实验要求1．实验前做好预习。
2．严格按照要求操作实验仪器，用毕恢复原状。
3．实验完成后，由指导教师检查实验记录、验收仪器后，方可离开。
4．实验报告应包括以下内容：1）实验目的；2）实验原理图；3）实验内容、步骤；4）仿真实验结果（保留仿真实验波形，读取关键参数）；5）仿真实验结果分析。
第二部分MATLAB平台介绍实际生产过程中，大部分的系统是比较复杂的，并且要考虑安全性、经济性以及进行实验研究的可能性等，这在现场实验中往往不易做到，甚至根本不允许这样做。
这时，就需要把实际系统建立成物理模型或数学模型进行研究，然后把对模型实验研究的结果应用到实际系统中去，这种方法就叫做模拟仿真研究，简称仿真。
到目前为止，已形成了许多各具特色的仿真语言。
其中美国Mathworks软件公司的动态仿真集成软件Simulink与该公司著名的MATLAB软件集成在一起，成为当今最具影响力的控制系统应用软件。
国内MA TLAB软件的著名论坛为“MATLAB中文论坛”，网址为：https:///forum.php，建议同学们注册并参与论坛相关内容的讨论。
图1 MA TLAB仿真环境第三部分 实验实验一线性系统的时域分析实验目的熟悉MATLAB 环境，掌握用MATLAB 控制系统工具箱进行线性定常系统的时域分析、能控性与能观性分析、稳定性分析的方法。
实验要求完成指导书规定的实验内容，记录并分析实验结果，写出实验报告。
实验内容1．已知系统的状态模型，求系统在单位阶跃输入下的各状态变量、输出响应曲线。
例：[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2121214493.69691.1,0107814.07814.05572.0x x y u x x x x 。
键入：a = [-0.5572, -0.7814; 0.7814,0]; b = [1; 0]; c = [1.9691,6.4493]; d = 0;[y, x, t]=step(a, b, c, d); plot(t, y); grid （回车，显示输出响应曲线。
自动控制原理实验指导书
⾃动控制原理实验指导书⽬录第⼀章⾃动控制原理实验 (1)实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性 (1)实验⼆典型⼆阶系统的动态特性 (4)实验三典型调节规律的模拟电路设计及动态特性测试 (6)实验四调节系统的稳态误差分析 (8)实验五三阶系统模拟电路设计及动态特性和稳定性分析 (11)实验六单回路系统中的PI调节器参数改变对系统稳定性影响 (13)实验七典型⾮线性环节的模拟⽅法 (15)实验⼋线性系统的相平⾯分析 (17)第⼆章控制理论实验箱及DS3042M（40M）⽰波器简介 (19)第⼀节⾃动控制理论实验箱的简介 (19)第⼆节数字存储⽰波器简介 (20)第⼀章⾃动控制原理实验实验⼀典型环节模拟⽅法及动态特性⼀、实验⽬的1、掌握⽐例、积分、实际微分及惯性环节的模拟⽅法。
2、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性。
⼆、实验设备及器材配置1、⾃动控制理论实验系统。
2、数字存储⽰波器。
3、数字万⽤表。
4、各种长度联接导线。
三、实验内容分别模拟⽐例环节、积分环节、实际微分环节、惯性环节，输⼊阶跃信号，观察变化情况。
1、⽐例环节实验模拟电路见图1-1所⽰传递函数：K R R V V I -=-=120阶跃输⼊信号：2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K（2） R 1=100K R 2=200K2、积分环节实验模拟电路见图1-2所⽰传递函数：ST V V I I O 1-= ，其中T I阶跃输⼊信号：2V 实验参数：（1） R=100K C=1µf（2） R=100K C=2µf 3、实际微分环节实验模拟电路见图1-3所⽰传递函数：K ST S T V V D D I O +-=1 其中 T D =R 1C K=12R R 阶跃输⼊信号：2V实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K （2）R 1=100K R 2=200K C=1µf4、惯性环节实验模拟电路见图1-4所⽰传递函数：1+-=TS K V V I O 其中 T=R 2C K=12R R 阶跃输⼊：2V 实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K C=1µf（2） R=100K R 2=100K C=2µfR四、实验步骤1、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节。
现代控制理论基础实验指导书200
现代控制理论基础实验指导书实验一：控制系统模型转换一、实验目的1．掌握控制系统模型转换，并使用计算机仿真软件验证。
2．学习并会简单应用MATLAB软件。
二、实验器材[1] 微型计算机[2] MATLAB软件三、实验要求与任务1．设系统的零极点增益模型为，求系统的传递函数及状态空间模型。
解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。
%Example 1%k=6;z=[-3];p=[-1,-2,-5];[num,den]=zp2tf(z,p,k)[a,b,c,d]=zp2ss(z,p,k)其中：zp2tf函数——变零极点表示为传递函数表示zp2ss函数——变零极点表示为状态空间表示记录实验结果，并给出系统的传递函数及状态空间模型。
2．给定离散系统状态空间方程求其传递函数模型和零极点模型，并判断其稳定性。
解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。
%Example 2%a=[ 0 0 ; 0 0 0; ;0 0 0];b=[1;0;1;0];c=[0,0,0,1];d=[0];[num,den]=ss2tf(a,b,c,d)[z,p,k]=ss2zp(a,b,c,d)pzmap(p,z)title('Pole-zero Map')其中：ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状态空间表示为零极点表示pzmap ——零极点图记录实验结果，并给出系统的传递函数模型和零极点模型；绘出图形，并判断系统稳定性。
3．已知系统的传递函数为，求系统的零极点增益模型及状态空间模型。
tf2zp函数——变系统传递函数形式为零极点增益形式tf2ss函数——变系统传递函数形式为状态空间表示形式编写程序，记录实验结果，并给出系统的状态空间模型和零极点模型。
4．已知系统状态空间表达式为ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状态空间表示为零极点表示编写程序，记录实验结果，并给出系统传递函数模型和零极点模型。
现代控制理论实验指导书2016
现代控制理论实验实验一、线性系统状态空间表达式的建立以及线性变换一 实验目的1. 掌握线性定常系统的状态空间表达式。
学会在MATLAB 中建立状态空间模型的方法。
2. 掌握传递函数与状态空间表达式之间相互转换的方法。
学会用MATLAB 实现不同模型之间的相互转换。
3. 掌握状态空间表达式的相似变换。
掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准型、能控标准型和能观测标准型的方法。
学会用MATLAB 进行线性变换。
二 实验内容1. 已知系统的传递函数 (a) )3()1(4)(2++=s s s s G (b) 3486)(22++++=s s s s s G（1）建立系统的TF 或ZPK 模型。
（2）将给定传递函数用函数ss( )转换为状态空间表达式。
再将得到的状态空间表达式用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。
（3）将给定传递函数转换为对角标准型或约当标准型。
再将得到的对角标准型或约当标准型用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。
（4）将给定传递函数用函数ctrlts( )转换为能控标准型和能观测标准型。
再将得到的能控标准型和能观测标准型用函数tf( )转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。
2. 已知系统的状态空间表达式(a) u x x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=106510 []x y 11=(b) u x x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=7126712203010 []111=y(c) u x x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=357213********* []x y 101= (d) u x x ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=011310301100 []x y 210-= （1）建立给定系统的状态空间模型。
用函数eig( ) 求出系统特征值。
用函数tf( ) 和zpk( )将这些状态空间表达式转换为传递函数，记录得到的传递函数和它的零极点。
自动控制理论实验指导及操作说明书
第一部分 THBDC-1控制理论·计算机控制技术实验平台使用说明书第一章系统概述“THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台”是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。
适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。
该实验平台具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。
实验台的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、低频频率计、交/直流数字电压表、数据采集接口单元、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、单容水箱、通用单元电路、电位器组等单元组成。
上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、VBScript和JScript脚本编程器、实验仿真等多种功能于一体。
其中虚拟示波器可显示各种波形，有X-T、X-Y、Bode图三种显示方式，并具有图形和数据存储、打印的功能，而VBScript脚本编程器提供了一个开放的编程环境，用户可在上面编写各种算法及控制程序。
实验台通过电路单元模拟控制工程中的各种典型环节和控制系统，并对控制系统进行仿真研究，使学生通过实验对控制理论及计算机控制算法有更深一步的理解，并提高分析与综合系统的能力。
同时通过对本实验装置中四个实际被控对象的控制，使学生熟悉各种算法在实际控制系统中的应用。
在实验设计上，控制理论既有模拟部分的实验，又有离散部分实验；既有经典理论实验，又有现代控制理论实验；而计算机控制系统除了常规的实验外，还增加了当前工业上应用广泛、效果卓著的模糊控制、神经元控制、二次型最优控制等实验。
数据采集部分则采用实验室或工业上常用的USB数据采集卡。
它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上，其采样频率为350K；有16路单端A/D模拟量输入，转换精度均为14位；4路D/A模拟量输出，转换精度均为12位；16路开关量输入，16路开关量输出。
第二章硬件的组成及使用一、直流稳压电源直流稳压电源主要用于给实验平台提供电源。
自动控制理论实验指导书
自动控制理论实验指导书第一章硬件资源EL-AT-II型实验系统主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱、打印机（可选）组成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。
显示器打印机计算机 AD/DA卡实验箱电路图1 实验系统构成实验箱面板如图2所示：图2 实验箱面板下面主要介绍实验箱的构成：一、系统电源EL-AT-II系统采用本公司生产的高性能开关电源作为系统的工作电源主要技术性能指标为：1．输入电压：AC 220V2．输出电压/电流：＋12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A 3．输出功率：22W4．工作环境：－5℃～＋40℃。
二、 AD/DA采集卡AD/DA采集卡如图3采用ADUC812芯片做为采集芯片，负责采样数据- 1 -自动控制理论实验指导书 .及与上位机的通信，其采样位数为12位，采样率为10KHz。
在卡上有一块32KBit的RAM62256，用来存储采集后的数据。
AD/DA采集卡有两路输出（DA1、DA2）和四路输入（AD1、AD2、AD3、AD4），其输入和输出电压均为－5V～+5V。
图3 AD/DA采集卡另外在AD/DA卡上有一个9针RS232串口插座用来连接AD/DA卡和计算机，20针的插座用来和控制对象进行通讯。
三、实验箱面板实验箱面板布局如图4所示。
AD/DA卡输入输出模块实验模块1 实验模块2 二极管区 EL-CAT-II 电阻、电容、二极管区实验模块3 变阻箱、变容箱模块实验模块5 实验模块6 实验模块7 图4 实验箱面板布局实验箱面板主要由以下几部分构成： 1．实验模块本实验系统有八组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。
每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。
这样通过对这八个实验模块的灵活组合便可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。
自动控制理论实验指导书(新)
自动控制理论实验指导书实验1 典型环节的模拟研究一、实验目的1．了解并掌握TD －ACC+设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
2．熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。
3．了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验设备TD －ACC+型实验系统一套；数字示波器、万用表。
三、实验内容及步骤1．实验准备：将信号源单元的“ST ”插针与“S ”端插针用“短路块”短接。
将开关设在“方波”档，分别调节调幅和调频电位器，使得“OUT ”端输出的方波幅值为2V ，周期为10s 左右。
2．观测各典型环节对阶跃信号的实际响应曲线 (1) 比例( P )环节① 按模拟电路图1-1接好线路。
注意：图中运算放大器的正相输入端已经对地接了100K 的电阻，实验中不需要再接。
以后的实验中用到的运放也如此。
② 将模拟电路输入 (U i ) 端与信号源的输出端“OUT ”相连接；用示波器观测模拟电路的输入 (U i ) 端和输出 (U o ) 端，观测实际响应曲线U o (t )，记录实验波形及结果于表1-1中。
表1-1阶跃响应： U O (t )=K (t ≥0) 其中 K =R 1R 0⁄实验参数理论计算示波器观测值输入输出波形0R 1Ro 1i 0U R U R =i U o Uo iU U Ωk 200Ωk 1000.5Ωk 2001R 0=200kΩ；R 1=100kΩ或200kΩ图1-1U i R 0R 1RR 10K 10K U o(2) 积分( I )环节①按图1-2接好线路。
② 将模拟电路输入 (U i ) 端与信号源的输出端“OUT ”相连接；用示波器观测模拟电路的输入 (U i ) 端和输出 (U o ) 端，观测实际响应曲线U o (t )，测量积分时间T ，记录实验波形及结果于表1-2中。
表1-2阶跃响应： o 01()U t t R C=(t ≥0) 注意：积分时间T 是指积分初始时间到输出值等于输入值时的时间。
自控理论实验实验指导书(LABVIEW)
目录一．自动控制理论实验指导1．概述 (1)2．实验一典型环节的电路模拟和软件仿真研究 (5)3．实验二典型系统动态性能和稳定性分三典型环节（或系统）的析 (12)4．实验频率特性测量 (16)5．实验四线性系统串联校正 (21)6．实验五典型非线性环节的静态特性 (26)7．实验六非线性系统相平面法 (31)8．实验七非线性系统描述函数法 (37)9．实验八极点配置全状态反馈控制 (42)10．实验九采样控制系统动态性能和稳定性分析的混合仿真研究 (49)11．实验十采样控制系统串联校正的混合仿真研究 (53)二．自动控制理论对象实验指导1．实验一直流电机转速控制实验 (57)2．实验二温度控制实验 (60)3．实验三水箱液位控制实验 (62)三．自动控制理论软件说明1．概述 (64)2．安装指南及系统要求 (67)3．功能使用说明 (69)4．使用实例 (79)概述一．实验系统功能特点1．系统可以按教学需要组合，满足“自动控制原理”课程初级和高级实验的需要。
只配备ACT-I实验箱，则实验时另需配备示波器，且只能完成部分基本实验。
要完成和软件仿真、混合仿真有关的实验必须配备上位机（包含相应软件）及USB2.0通讯线。
2．ACT-I实验箱内含有实验必要的电源、信号发生器以及非线性和高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节和系统。
此外，ACT-I实验箱内还可含有数据处理单元，用于数据采集、输出以及和上位机的通讯。
3．配备PC微机作操作台时，将高效率支持“自动控制原理”的教学实验。
系统提供界面友好、功能丰富的上位机软件。
PC微机在实验中，除了满足软件仿真需要外，又可成为测试所需的虚拟仪器、测试信号发生器以及具有很强柔性的数字控制器。
4．系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。
除了指导书所提供的10个实验外，还可自行设计实验。
二．系统构成实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACT-I实验箱、USB2.0通讯线等组成。
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“自动控制理论”仿真软件简介“自动控制理论”仿真软件是在MATLAB6.5的平台上进行开发的，其内容与构成该课程核心的一些基本概念、基本理论和基本方法相关联。
将光盘中的MATLAB程序（不能是文件夹）拷贝到当前工作路径中（默认路径一般为MATLAB6p5/Work目录）。
双击桌面MATLAB6.5图标打开主界面，在命令窗口中输入“kzllfz”并按回车键，启动仿真软件后，将MATLAB主界面最小化至任务栏，出现第一个界面如图0-1所示。
图0-1“自动控制理论仿真”进入界面用鼠标点击“简介”按钮，打开一个文本窗口，如图0-2所示，它对本仿真内容作一简介。
图0-2窗口下部有一个“返回”按钮，点击后将回到图0-1界面。
图0-2“自动控制理论仿真”简介界面点击图0-1“退出”按钮，将关闭窗口，退出本仿真。
点击图0-1“进入”按钮，进入目录界面，如图0-3所示。
仿真内容各部分之间是相互独立的。
点击仿真名称左侧的相应按钮，即可进入每个仿真环境。
图0-3“自动控制理论仿真”目录界面仿真一 线性连续控制系统的仿真一、仿真目的1．掌握用数字仿真的方法，求取控制系统输出响应曲线； 2．观察分析在阶跃、斜坡等信号输入下给定系统的响应曲线； 3．掌握由阶跃响应曲线求取系统相关性能指标的方法； 4．了解仿真参数（特别是仿真步长）的设置对仿真结果的影响。
二、仿真原理已知单位负反馈控制系统的方框图如图1-1所示。
图1-1 单位负反馈控制系统方框图由图6-1求得该系统的闭环传递函数为)(1)()()(s G s G s R s C +=当系统输入为单位阶跃信号时，即ss R 1)(=，则系统的输出为ss G s G s C 1)(1)()(⨯+=对上式取拉氏反变换，即可求得系统的单位阶跃响应表达式。
同理，可求得系统在单位斜坡输入[21)(s s R =]、单位抛物波输入[31)(s s R =]下的响应表达式。
三、仿真内容（1）某单位负反馈系统的开环传递函数为110)(+=s s G 求其在单位阶跃输入下的响应曲线及其性能指标；（2）某单位负反馈系统的开环传递函数为)828.2(4)(+=s s s G求其在单位阶跃输入下的响应曲线及其性能指标； （3）某单位负反馈系统的开环传递函数为)15)(4(10)(++=s s s s G求其在单位斜坡、单位抛物线函数输入下的响应曲线。
四、仿真步骤点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮,进入图1-2。
图1-2 线性连续控制系统的仿真界面在图1-2所示的文本框中输入相应的数据，点击按钮，即可得到不同输入信号下的响应曲线。
系数输入时，各项系数之间用空格隔开，以后仿真实验输入方法相同。
实验内容（1）中所示系统在单位阶跃输入下的响应曲线如图1-3所示。
图1-3给定二阶系统单位阶跃响应曲线点击图1-3中的“返回目录”按钮，又回到图0-3所示界面。
仿真内容是在MATLAB环境中改变系统传递函数，预测、观察系统在不同输入信号下的响应曲线，了解仿真参数的设置对仿真结果的影响。
仿真完毕后，可直接关闭窗口结束仿真，也可点击图1-3中的“返回目录”按钮，回到目录界面，以便开始其它的仿真。
五、总结报告根据理论公式，求出系统在不同输入信号下的响应曲线，并与仿真结果相比较。
六、思考题1.如何改变系统的动态性能？2.仿真步长的设置对响应曲线的影响如何？仿真二 根轨迹的仿真一、仿真目的1．通过对控制系统根轨迹的仿真实验，加深对根轨迹法概念的理解； 2．掌握用MATLAB 绘制根轨迹的方法。
二、仿真原理设单闭环控制系统的方框图如图2-1所示。
图2-1 单闭环控制系统方框图该系统的特征方程式为0)()(1=+s H s G （1）由式（1）可知，凡是满足方程1)()(-=s H s G （2）的s 值，就是根轨迹上的一个点。
根轨迹的幅值条件为1)()(=s H s G根轨迹的相角条件为π)12()]()(arg[+±=k s H s G k=0，1，2，…显然，凡满足相角条件S 平面上的点，就是系统闭环特征方程式的根。
根据绘制根轨迹的有关法则，即可画出相应系统的闭环特征方程式根的轨迹。
三、仿真内容对如下开环传递函数所对应的单位负反馈系统进行仿真，绘制其根轨迹：（1） )2)(1(3)(+++=s s s s G ；（2） )2)(3(5)(+++=s s s s s G ；（3） )164)(3(1)(2++-+=s s s s s s G ；（4） )11.0(1)(2++=s s s s G 。
四、仿真步骤点击图0-3目录界面中的“仿真二”按钮,进入图2-2。
图2-2 根轨迹的仿真界面在图2-2所示的文本框中输入相应的数据，点击“根轨迹图”按钮，即可得到不同系统的根轨迹。
实验内容（1）中所示系统的根轨迹如图2-3所示。
图2-3给定二阶系统的根轨迹点击图2-3中的“返回目录”按钮，又回到图0-3所示界面。
仿真的内容是在MATLAB环境中改变系统开环传递函数，预测、观察系统根轨迹的变化，掌握根轨迹的绘制方法。
仿真完毕后，可直接关闭窗口结束仿真，也可点击图2-3中的“返回目录”按钮，回到目录界面，以便开始其它的仿真。
五、总结报告根据根轨迹的绘制法则，求出实验内容中各系统的根轨迹，并与仿真结果相比较。
六、思考题1.根轨迹增益与系统开环增益有何不同？怎样求取？2.从根轨迹图上怎样求取闭环系统临界稳定时的开环增益Kc?仿真三 线性系统频率响应的仿真一、仿真目的1．了解频率特性的基本概念与表示方法； 2．掌握线性系统Bode 图的绘制方法； 3．掌握线性系统Nyquist 图的绘制方法。
二、仿真原理设G(S)为一最小相位系统（环节）的传递函数。
如在它的输入端施加一幅值为Xm 、频率为ω的正弦信号，则系统的输出为)sin()()sin()(ϕωωϕω+=+=t j G Xm t Ym t y （1）由式（1）得出系统输出、输入信号的幅值比及相位差)()(ωωj G Xmj G Xm Xm Ym == (幅频特性) )()(ωωφj G ∠= (相频特性) 式中)(ωj G 和)(ωφ都是输入信号ω的函数。
三、仿真内容对以下系统进行仿真，绘制其Bode 图和Nyquist 图：（1）)2)(1(4)(++=s s s G ；（2）)2(4)(+=s s s G ；（3） )100(500)(2++=s s s s G ；（4） )101.0)(11.0(10)(++=s s s s G ；（5） )101.0)(125.0(6)(2++=s s s s G ；（6） )125.0015625.0)(12()15.0(4)(2++++=s s s s s s G ；四、仿真步骤点击图0-3目录界面中的“仿真三”按钮,进入图3-1。
图3-1 线性系统频率响应的仿真界面在图3-1所示的文本框中输入相应的数据，点击按钮，即可得到给定系统的Bode图和Nyquist 图。
实验内容（1）中所示系统的Bode图和Nyquist图分别如图3-2和图3-3所示。
图3-2实验内容(1)所示系统的Bode图图3-3实验内容(1)所示系统的Nyquist图点击图3-3中的“返回目录”按钮，又回到图0-3所示界面。
仿真的内容是在MATLAB环境中改变系统的闭环传递函数或其某个参数，预测、观察系统的Bode图和Nyquist图；掌握Bode图和Nyquist图的绘制方法。
仿真完毕后，可直接关闭窗口结束仿真，也可点击图3-3中的“返回目录”按钮，回到目录界面，以便开始其它的仿真。
五、总结报告根据Bode图和Nyquist图的绘制方法，求出实验内容中各系统的Bode图和Nyquist图，并与仿真结果相比较。
六、思考题二阶以上的高阶系统频率特性与二阶系统频率特性有何差别？仿真四 采样控制系统的仿真一、仿真目的1．了解采样控制系统的组成； 2．了解零阶保持器的工作原理；3．了解采样周期的大小对系统特性的影响。
二、仿真原理既有连续信号又有采样信号的离散控制系统称为采样控制系统。
采样控制系统的方框图如图4-1所示，式中ZOH 为零阶保持器，T 为采样周期。
图4-1 采样控制系统方框图对离散系统的分析，首先是求取系统的开环与闭环脉冲传递函数，然后通过Z 的反变换或闭环差分方程，求取系统的动态响应。
三、仿真内容分别以采样周期为0.05s 和0.5s 对以下系统进行采样：（1） )1(10)(+=s s s G ；（2） )2)(10(30)(++=s s s s G 。
四、仿真步骤点击图0-3目录界面中的“仿真四”按钮,进入图4-2。
图4-2 采样控制系统的仿真界面在图4-2所示的文本框中输入相应的数据，点击“开始仿真”按钮，即可得到给定系统在给定采样周期下的单位阶跃响应曲线。
实验内容（1）中所示系统在采样周期为0.05s 时的单位阶跃响应曲线如图4-3所示。
图4-3给定二阶系统在采样周期为0.05s时的单位阶跃响应曲线点击图4-3中的“返回目录”按钮，又回到图0-3所示界面。
仿真的内容是在MATLAB环境中改变单位负反馈系统开环传递函数，预测、观察系统在不同采样周期下的单位阶跃响应曲线，分析采样周期与系统特性的关系。
仿真完毕后，可直接关闭窗口结束仿真，也可点击图4-3中的“返回目录”按钮，回到目录界面，以便开始其它的仿真。
五、总结报告运用采样控制系统的分析方法，求出实验内容中各响应曲线，并与仿真结果相比较。
六、思考题采样周期T的大小与系统的特性有何关系？仿真五 串联校正的仿真一、仿真目的1．了解串联校正的一般概念；2．掌握用比例微分、比例积分和比例微分积分三种调节器对系统实现动态校正。
二、仿真原理图5-1为一加串联校正后系统的方框图。
图中校正装置G c (s)是与被控对象Go(s)串联连接。
图5-1 加串联校正后系统的方框图串联校正有以下三种形式： 1) 超前校正，这种校正是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能。
2) 滞后校正，这种校正是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足稳态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。
3) 滞后—超前校正，由于这种校正既有超前校正的特点，又有滞后校正的优点。
因而它适用系统需要同时改善稳态和动态性能的场合。
校正装置有无源和有源二种。
基于后者与被控对象相连接时，不存在着负载效应，故得到广泛地应用。
PI 为滞后校正，主要用于提高系统的稳态精度；PID 为滞后—超前校正，这种校正能同时改善系统的动态和稳态性能。
三、仿真内容（1）已知单位负反馈系统的开环传递函数为：11)(2++=s s s G PID 校正环节参数值分别为：kp=0.5,ti=0.7,td=1，仿真比较校正前后系统的单位阶跃响应曲线，说明校正环节改善了系统的何种性能。