自动控制原理-实验三
实验三 系统频率特性曲线的绘制及系统分析
《自动控制原理》实践报告实验三系统频率特性曲线的绘制及系统分析熟悉利用计算机绘制系统伯德图、乃奎斯特曲线的方法，并利用所绘制图形分析系统性能。
一、实验目的1．熟练掌握使用MATLAB软件绘制Bode图及Nyquist曲线的方法；2．进一步加深对Bode图及Nyquist曲线的了解；3．利用所绘制Bode图及Nyquist曲线分析系统性能。
二、主要实验设备及仪器实验设备：每人一台计算机奔腾系列以上计算机，配置硬盘≥2G，内存≥64M。
实验软件：WINDOWS操作系统（WINDOWS XP 或WINDOWS 2000），并安装MATLAB 语言编程环境。
三、实验内容已知系统开环传递函数分别为如下形式， （1）)2)(5(50)(++=s s s G （2）)15)(5(250)(++=s s s s G（3）210()(21)s G s s s s +=++ （4）)12.0)(12(8)(++=s s s s G （5）23221()0.21s s G s s s s ++=+++ （6）)]105.0)125.0)[(12()15.0(4)(2++++=s s s s s s G 1．绘制其Nyquist 曲线和Bode 图，记录或拷贝所绘制系统的各种图形； 1、 程序代码： num=[50];den=conv([1 5],[1 2]); bode(num,den)num=[50];den=conv([1 5],[1 2]); nyquist(num,den)-80-60-40-20020M a g n i t u d e (d B)10-210-110101102103-180-135-90-450P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)-1012345-4-3-2-11234Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s2、 程序代码： num=[250];den=conv(conv([1 0],[1 5]),[1 15]); bode(num,den)num=[250];den=conv(conv([1 0],[1 5]),[1 15]);-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)nyquist(num,den)3、 程序代码： num=[1 10];den=conv([1 0],[2 1 1]); bode(num,den)-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B)10-210-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)-1-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10-15-10-551015System: sys Real: -0.132Imag: -0.0124Frequency (rad/sec): -10.3Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i snum=[1 10];den=conv([1 0],[2 1 1]); nyquist(num,den)-25-20-15-10-5-200-150-100-5050100150200Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s-100-5050100M a g n i t u d e (d B )10-210-110101102-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)4、 程序代码： num=[8];den=conv(conv([1 0],[2 1]),[0.2 1]); bode(num,den)-18-16-14-12-10-8-6-4-20-250-200-150-100-50050100150200250Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i snum=[8];den=conv(conv([1 0],[2 1]),[0.2 1]); nyquist(num,den)5、 程序代码： num=[1 2 1]; den=[1 0.2 1 1]; bode(num,den)num=[1 2 1];den=[1 0.2 1 1]; nyquist(num,den)-40-30-20-10010M a g n i t u d e (d B )10-210-110101102-360-270-180-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)-2.5-2-1.5-1-0.500.51 1.5-3-2-1123Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s-100-5050100M a g n i t u d e (d B )10-210-110101102-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)6、 num=[2 4];den=conv(conv([1 0],[2 1]),[0.015625 0.05 1]); bode(num,den)num=[2 4];den=conv(conv([1 0],[2 1]),[0.015625 0.05 1]); nyquist(num,den)2．利用所绘制出的Nyquist 曲线及Bode 图对系统的性能进行分析：（1）利用以上任意一种方法绘制的图形判断系统的稳定性； 由Nyquist 曲线判断系统的稳定性，Z=P-2N 。
《自动控制原理》实验3.线性系统的频域分析
《自动控制原理》实验3.线性系统的频域分析实验三线性系统的频域分析一、实验目的1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。
2．掌握控制系统的频域分析方法。
二、基础知识及MATLAB函数频域分析法是应用频域特性研究控制系统的一种经典方法。
它是通过研究系统对正弦信号下的稳态和动态响应特性来分析系统的。
采用这种方法可直观的表达出系统的频率特性，分析方法比较简单，物理概念明确。
1．频率曲线主要包括三种：Nyquist图、Bode图和Nichols图。
1）Nyquist图的绘制与分析MATLAB中绘制系统Nyquist图的函数调用格式为：nyquist(num,den) 频率响应w的范围由软件自动设定 nyquist(num,den,w) 频率响应w的范围由人工设定[Re,Im]= nyquist(num,den) 返回奈氏曲线的实部和虚部向量，不作图2s?6例4-1：已知系统的开环传递函数为G(s)?3，试绘制Nyquists?2s2?5s?2图，并判断系统的稳定性。
num=[2 6]; den=[1 2 5 2]; nyquist(num,den)极点的显示结果及绘制的Nyquist图如图4-1所示。
由于系统的开环右根数P=0，系统的Nyquist曲线没有逆时针包围（-1，j0）点，所以闭环系统稳定。
p =-0.7666 + 1.9227i -0.7666 - 1.9227i -0.4668图4-1 开环极点的显示结果及Nyquist图若上例要求绘制??(10?2,103)间的Nyquist图，则对应的MATLAB语句为：num=[2 6]; den=[1 2 5 2];w=logspace(-1,1,100); 即在10-1和101之间，产生100个等距离的点nyquist(num,den,w)2）Bode图的绘制与分析系统的Bode图又称为系统频率特性的对数坐标图。
Bode图有两张图，分别绘制开环频率特性的幅值和相位与角频率?的关系曲线，称为对数幅频特性曲线和对数相频特性曲线。
自动控制原理 实验三SIMULINK环境下典型环节阶跃响应仿真及分析
课程名称自动控制原理实验序号实验三实验项目SIMULINK环境下典型环节阶跃响应仿真及分析实验地点实验学时实验类型操作性指导教师实验员专业 _______ 班级学号姓名年月日教师评语一、实验目的及要求1、初步了解MATLAB中SIMULINK的使用方法；2、了解SIMULINK下实现典型环节阶跃响应方法；3、定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验原理与内容三、实验软硬件环境装有MATLA软件的电脑四、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）1、按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。
（1）比例环节G1（s）=1和G2(s)=2;比例环节G1（s）=1的实验结果：比例环节G2（s）=2的实验结果：结果分析：由以上阶跃响应波形图知，比例环节的输出量与输入量成正比，比例系数越大，输出量越大。
(2) 惯性环节G1（s）=1/(s+1)和G2（s）=1/(0.5s+1)惯性环节G1（s）=1/(s+1)的实验结果：惯性环节G1（s）=1/(0.5s+1)的实验结果：结果分析：由以上单位阶跃响应波形图知，惯性环节使输出波形在开始的时候以指数曲线上升，上升速度与时间常数有关，时间常数越小响应越快。
（3）积分环节G（s）=1/s（4）微分环节G（s）=s（5）比例+微分（PD）G1（s）=s+2和G2（s）=s+1G1（s）=s+2的实验结果：G2（s）=s+1的实验结果：结果分析：由以上单位阶跃响应波形图知，比例作用与微分作用一起构成导前环节，输出反映了输入信号的变化趋势，波形也与时间常数有关。
（6）比例+积分（PD）G1（s）=1+1/s和G2（s）=1+1/2sG1（s）=1+1/s的实验结果：G2（s）=1+1/2s的实验结果：结果分析：由以上单位阶跃响应波形图知，积分环节的输出量反映了输入量随时间的积累，时间常数越大，积累速度越快。
实验结果：结果分析：由以上单位阶跃波形知，当ξ=0时，系统的单位阶跃响应为不衰减；随着阻尼ξ的减小，其振荡特性表现的愈加强烈，当ξ的值在0.2-0.7之间时，过渡过程时间较短，振荡不太严重；当ξ=1时，响应慢。
自动控制原理实验实验指导书
自动控制原理实验目录实验一二阶系统阶跃响应（验证性实验） (1)实验三控制系统的稳定性分析（验证性实验） (9)实验三系统稳态误差分析（综合性实验） (15)预备实验典型环节及其阶跃响应一、实验目的1.学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。
2.学习典型环节阶跃响应测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节传递函数。
二、实验内容搭建下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。
1.比例(P)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-1。
2.惯性(T)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-2。
3.积分(I)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-3。
4. 比例积分(PI)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-4。
5.比例微分(PD)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-5。
6.比例积分微分(PID)环节的模拟电路及其传递函数示于图1-6。
三、实验报告1.画出惯性环节、积分环节、比例积分环节、比例微分环节、比例积分微分环节的模拟电路图，用坐标纸画出所记录的各环节的阶跃响应曲线。
2.由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由模拟电路计算的结果相比较。
附1：预备实验典型环节及其阶跃响应效果参考图比例环节阶跃响应惯性环节阶跃响应积分环节阶跃响应比例积分环节阶跃响应比例微分环节阶跃响应比例积分微分环节阶跃响应附2：由模拟电路推导传递函数的参考方法1． 惯性环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：整理得进一步简化可以得到如果令R 2/R 1=K ，R 2C=T ，则系统的传递函数可写成下面的形式：()1KG s TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时 则有输入U 1(s)=1输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 1KTS-+由拉氏反变换可得到单位脉冲响应如下：/(),0t TK k t e t T-=-≥ 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)= 11K TS s-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：/()(1),0t T h t K e t -=--≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2323R R C T R R =+2Cs12Cs-(s)U R10-(s)U 21R R +-=12212)Cs (Cs 1(s)U (s)U )(G R R R s +-==12212)Cs 1((s)U (s)U )(G R R R s +-==由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：/()(1),0t T c t Kt KT e t -=--≥2． 比例微分环节令输入信号为U 1(s) 输出信号为U 2(s) 根据模电中虚短和虚断的概念列出公式：(s)(s)(s)(s)(s)U100-U U 0U 2=1R1R23(4)CSU R R '''---=++由前一个等式得到 ()1()2/1U s U s R R '=- 带入方程组中消去()U s '可得1()1()2/11()2/12()1134U s U s R R U s R R U s R R R CS+=--+由于14R C〈〈，则可将R4忽略，则可将两边化简得到传递函数如下： 2()23232323()(1)1()11123U s R R R R R R R R G s CS CS U s R R R R R ++==--=-++如果令K=231R R R +， T=2323R R C R R +，则系统的传递函数可写成下面的形式：()(1)G s K TS =-+当输入r(t)为单位脉冲函数时，单位脉冲响应不稳定，讨论起来无意义 当输入r(t)为单位阶跃函数时 则有输入U 1(s)=1/s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=(1)K TS S-+由拉氏反变换可得到单位阶跃响应如下：()(),0h t KT t K t δ=+≥当输入r(t)为单位斜坡函数时 则有输入U 1(s)=21s输出U 2(s)=G(s)U 1(s)=2(1)K TS S -+由拉氏反变换可得到单位斜坡响应如下：(),0c t Kt KT t =+≥实验一 二阶系统阶跃响应（验证性实验）一、实验目的研究二阶系统的两个重要参数阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。
实验三 (给学员) 自动控制原理实验
实验三系统的校正一、实验目的掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。
二、实验原理及内容所谓校正就是指在系统中加入一些机构或装置 (其参数可以根据需要而调整)，使系统特性发生变化，从而满足系统的各项性能指标。
按校正装置在系统中的连接方式，可分为：串联校正、反馈校正和复合控制校正三种。
串联校正是在主反馈回路之内采用的校正方式，串联校正装置串联在前向通路上，一般接在误差检测点之后和放大器之前。
本次实验主要介绍串联校正方法。
1．原系统的结构框图图1.3-1对应的模拟电路图图1.3-22．期望校正后系统图1.3-3对应的模拟电路图图1.3-4三、实验步骤1.将开关分别设在“方波”档和“500ms～12s”档，调节调幅和调频电位器，使得“OUT”端输出的方波幅值为1V，周期为10s左右。
2．测量原系统的性能指标。
(1) 按图1.3-2接线。
将1中的方波信号加至输入端。
(2) 用示波器的“CH1”和“CH2”表笔测量输入端和输出端。
观察响应曲线的超调量M和P 。
调节时间tS3. 测量校正系统的性能指标。
(1) 按图接线。
将1中的方波信号加至输入端。
和(2) 用示波器的“CH1”和“CH2”表笔测量输入端和输出端。
观察响应曲线的超调量MP 调节时间t，是否达到期望值。
S四、实验现象分析：下面列出未校正和校正后系统的动态性能指标。
我从来就不是一个独立的人，也从没有独立生活过，直到来了加国。
然后发现，有生俱来的独立细胞瞬间苏醒，几乎可以万事不求人，独立自强到令自己刮目相看。
其实是环境使然，因为我也求不到人，举目无亲，求人不如求己。
一个人带着女儿东奔西走，上下求索，差不多半年的时间，生活才算安定下来。
有幸结识了几位华人朋友，圣诞节前第一次聚餐，说起各自的安居经历，无不感叹，加国是个锻炼人的好地方，堪堪把在座的娇娇女都变成了女汉子。
主人是一位大我两岁的姐姐，上得厅堂下得厨房，最是热情好客，令人宾至如归。
席间说起各自的圣诞计划，我打算带女儿去夏威夷度假。
自动控制原理实验
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实验二 典型环节的模拟研究(2学时) 实验三 典型二阶系统实验(2学时)
1、 实验目的：（1）学习系统（或环节）频率特 性的测量方法；（2）学习用频率特性确定数学模型的 方法 。 2、 实验要求：（1）测量并绘制一阶和二阶典型 环节的频率特性；（2）根据一阶和二阶典型环节的频 率特性确定其传递函数；（3）测量并绘制一个闭环系 统的频率特性
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实验六 系统的串联校正(2学时)
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实验四 根轨迹曲线的计算机绘制(2学时)
1、实验目的（1）训练学生应用计算机进行根轨迹 辅助分析；（2）让学生进一步加深系统零极点分布 对根轨迹形状的影响。 2、实验要求：（1）教师提供辅助分析软件，让学 生尽快学会使用；（2）每个学生做十例以上，并记 录各种根轨迹图。
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实验五 频率特性的研究 (2学时)
1、 实验目的：（1）学习正确选择校正装置的 种类及参数；（2）学习系统的调试方法。 2、 实验要求：（1）学生必须根据给定的条件及 指标要求确定校正装置的传递函数；（2）测出系统 的开环频率特性和闭环频率特性；（3）根据频率特 性求取系统的性能指标。
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1、 实验目的：（1）学习用阻容元件及线性组件 组成一个二阶系统进行各种实验的方法；（2）研 究阻尼比ξ和无阻尼自然振荡频率ω 对阶跃响应的
n
影响。 2、 实验要求：（1）要求学生画出实验电路图， 选择元器件并按照原理图连接成控制系统；（2） 改变参数，用长余辉示波器观察系统阶跃响应的变 化并记录。
自动控制原理实验3
经典三阶系统旳稳定性 研究
一、试验目旳
1、 熟悉反馈控制系统旳构造和工作原理； ２、了解开环放大系数对系统稳定性旳影 响。
二、试验要求：
观察开环增益对三阶系统稳定性 旳影响。
三、试验仪器：
1．自控系统教学模拟机 XMN-2 1台； 2．TDS1000B-SC 系列数字存储示波 器1台； 3．万用表
由劳斯判据懂得，当：
11.9619.6 19.6k 0
19.6k 0
得到系统稳定范围：0 k 11.96
当：
11.96 19.6 19.6k 0
得到系统临界稳定时：
k 11.96
当：
11.96 19.6 19.6k 0
得到系统不稳定范围：k 11.96
将K=510/R代入（3-6）～（3-8）得： R>42.6KΩ 系统稳定 R=42.6KΩ 系统临界稳定 R<42.6KΩ 系统不稳定
G(S)H (S)
510 / R
S(0.1S 1)(0.51S 1)
系统旳特征方程为：
S 3 11.96S 2 19.6S 19.6K 0
用劳斯判据求出系统稳定、临界稳定、 不稳定时旳开环增益：
S3
1
19.6
S2
11.96
19.6K
11.96 19.6 19.6K
S1
11.96
S0
19.6K
四、试验原理和内容：
利用自控系统教学模拟机来模拟 给定三阶系统。
经典三阶系统原理方块图如下图 所示。
G(S )H (S )
K1K 2
T0S (T1S 1)(T2S 1)
K
S(T1S 1)(T2S 1)
给定三阶系统电模拟图
自动控制原理实验报告(实验一,二,三)分析
自动控制原理实验报告实验名称：线性系统的时域分析线性系统的频域分析线性系统的校正与状态反馈班级：学号：姓名：指导老师：2013 年12 月15日典型环节的模拟研究一. 实验目的1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二．实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。
改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
具体用法参见用户手册中的示波器部分1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。
图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数：01(S)(S)(S)R R K KU U G i O === ； 单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），作为系统的信号输入（Ui ）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。
① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波’（矩形波指示灯亮）。
② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。
③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V （D1单元‘右显示）。
（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A5B 输出端（Uo ）的实际响应曲线。
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2010-2011 学年第1 学期院别: 控制工程学院课程名称: 自动控制原理实验名称: 简单控制系统设计及Matlab实现实验教室: 6111指导教师:小组成员（姓名，学号）:实验日期：2010 年月日评分：一、实验目的1、深刻理解串联超前网络和滞后网络对系统性能的调节作用；2、掌握串联超前和滞后校正网络的设计方法；3、学习并掌握计算机辅助控制系统设计方法；4、通过实验，总结串联超前和滞后校正的特点，以及对系统性能影响的规律。
二、实验任务及要求 （一）实验任务如图（a ）所示为大型卫星天线系统，为跟踪卫星的运动，必须保证天线的准确定位。
天线指向控制系统采用电枢控制电机驱动天线，其框图模型如图（b ）所示。
若要求：（1）系统在斜坡作用下的稳态误差小于10%；（2）系统相角裕度大于40度；（3）阶跃响应的超调量小于25%，调节时间小于2s 。
通过实验请完成下列工作：)s (Y )s (R )12.0)(11.0(10++s s s )(s G c )s (D 控制器电机和天线图（a ） 天线 图（b ）天线指向控制系统1、若不加校正网络，通过实验绘制系统阶跃响应曲线和开环bode 图，观察系统能否满足上述性能指标要求。
2、若p c K s G =)(，通过绘制系统根轨迹图，确定使系统稳定的p K 值范围；并通过实验研究仅调节参数p K 是否能满足指标要求。
要求至少选择三个p K 值分别绘制阶跃响应曲线和bode 图加以说明。
3、设计合适的超前校正网络)(s G c ,使系统满足性能指标要求。
并通过实验图形反映校正过程和实验结果。
提示：如果一级超前无法满足要求，则可设计二级超前网络。
4、设计合适的滞后校正网络)(s G c ，使系统满足性能指标要求。
并通过实验图形反映校正过程和实验结果。
5、列表说明超前校正和滞后校正的效果、优点、缺点、适用场合。
6、计算干扰ss D θ=)(对输出)(s Y 的影响（可以假定0)(=s R ）。
（二）实验要求1、通过实验选择校正网络的参数使校正后的系统满足设计要求；2、通过实验总结超前校正、滞后校正的控制规律；3、总结在一定控制系统性能指标要求下，选择校正网络的原则；4、采用人工分析与MATLAB 平台编程仿真结合完成设计实验任务。
三、实验方案设计（含实验参数选择、控制器选择、仿真程序等）1、若不加校正网络，通过实验绘制系统阶跃响应曲线和开环bode 图，观察系统能否满足上述性能指标要求。
开环传递函数为：G （s ）=10/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]。
闭环传递函数为;H （s ）=10/(0.02s^3+0.3s^2+s+10)阶跃响应曲线： t=[0:0.1:10] p=[10]q=[0.02 0.3 1 10] sys=tf(p,q)[y,T]=step(sys,t) plot(t,y) grid开环bode 图：p=[10]q=[0.02 0.3 1 0] sys=tf(p,q) bode(sys)2、若p c K s G =)(，通过绘制系统根轨迹图，确定使系统稳定的p K 值范围；并通过实验研究仅调节参数p K 是否能满足指标要求。
要求至少选择三个p K 值分别绘制阶跃响应曲线和bode 图加以说明。
开环传递函数为：G（s）=10Kp/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]。
闭环传递函数为; H（s）=10Kp/(0.02s^3+0.3s^2+s+10Kp)要使系统稳定由劳斯表可知：0<Kp<1.5①取Kp=0.5开环传递函数为：G（s）=5/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]。
闭环传递函数为;H（s）=5/(0.02s^3+0.3s^2+s+5)阶跃响应曲线：t=[0:0.1:10]p=[5]q=[0.02 0.3 1 5]sys=tf(p,q)[y,T]=step(sys,t)plot(t,y)grid开环bode图：p=[5]q=[0.02 0.3 1 0]sys=tf(p,q)bode(sys)②取Kp=0.7开环传递函数为：G（s）=7/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]。
闭环传递函数为;H（s）=7/(0.02s^3+0.3s^2+s+7)阶跃响应曲线：t=[0:0.1:10]p=[7]q=[0.02 0.3 1 7]sys=tf(p,q)[y,T]=step(sys,t)plot(t,y)grid开环bode图：p=[7]q=[0.02 0.3 1 0]sys=tf(p,q)bode(sys)③取Kp=0.2开环传递函数为：G（s）=2/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]。
闭环传递函数为;H（s）=2/(0.02s^3+0.3s^2+s+1)阶跃响应曲线：t=[0:0.1:10] p=[2]q=[0.02 0.3 1 2] sys=tf(p,q)[y,T]=step(sys,t) plot(t,y) grid开环bode 图：p=[2]q=[0.02 0.3 1 0] sys=tf(p,q) bode(sys)3、设计合适的超前校正网络)(s G c ,使系统满足性能指标要求。
并通过实验图形反映校正过程和实验结果。
提示：如果一级超前无法满足要求，则可设计二级超前网络。
由未校正的bode 图可知校正函数Gc(s)=0.259*(1+s/2.81)/(1+s/10.84)开环传递函数为：G （s ）=[10/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]]* [0.259*(1+s/2.81)/(1+s/10.84)]闭环传递函数为;H （s ）={[10/(0.02s^3+0.3s^2+s)]*[0.259*(1+s/2.81)/(1+s/10.84)】}/{1+[10/(0.02s^3+0.3s^2+s)]*[0.259*(1+s/2.81)/(1+s/10.84)]}阶跃响应曲线： t=[0:0.1:10] p=[0.922 2.59]q=[0.002 0.048 0.3 2.014 2.59] sys=tf(p,q)[y,T]=step(sys,t) plot(t,y) Grid开环bode 图：p=[0.922 2.59]q=[0.002 0.048 0.3 1.092 0] sys=tf(p,q) bode(sys)4、设计合适的滞后校正网络)(s G c ，使系统满足性能指标要求。
并通过实验图形反映校正过程和实验结果。
未校正开环bode 图：p=[10]q=[0.02 0.3 1 0] sys=tf(p,q) bode(sys)Bode D iagramF requency (rad/sec)-150-100-5050System : sysF requency (rad/sec): 5.72M agnitude (dB): -0.0154M a g n i t u d e (d B )10-110101102103-270-225-180-135-90System : sysF requency (rad/sec): 5.72P hase (deg): -169P h a s e (d e g )未校正系统的相角裕度为11而要求系统的相角裕度为>40所以未校正的系统裕度不能满足要求，根据相角裕度的要求未校正的相角应该为135。
而此时的Wc=2.77与系统的0db 线还有9.6db 的衰减，由20loga=9.6,所以a=3.02又所以Wz=0.92,所以可以得到滞后校正网络的极点Wp=0.304由此可以得到系统的滞后校正网络Gc(s)=(1.09s+1)/(3.29s+1)开环传递函数为：G （s ）=[10/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]*[(1.09s+1)/(3.29s+1)]。
闭环传递函数为;H （s ）=[10/(0.02s^3+0.3s^2+s)*[(1.09s+1)/(3.29s+1)]/ [1+10/(0.02s^3+0.3s^2+s)*[(1.09s+1)/(3.29s+1)]阶跃响应曲线： t=[0:0.1:10] p=[10.9 10]q=[0.0658 1.007 3.59 11.9 10] sys=tf(p,q)[y,T]=step(sys,t) plot(t,y) Grid开环bode 图：p=[10.9 10]q=[0.0658 1.007 3.59 1 0] sys=tf(p,q)bode(sys)Bode D iagram F requency (rad/sec)10-110101102103-270-225-180-135-90System : sysF requency (rad/sec): 2.77P hase (deg): -135P h a s e (d e g )-150-100-5050System : sysF requency (rad/sec): 2.78M agnitude (dB): 9.6M a g n i t u d e (d B )5、列表说明超前校正和滞后校正的效果、优点、缺点、适用场合。
效果 优点缺点 适合场所 超前校正校正后的系统指标是牺牲相角裕度情况下满足要求的校正的时步骤相对简单一次校正误差较大相角超前网络滞后校正 校正后的系统指标基本满足要求一次校正误差较小需依赖与BODE 图或则是根轨迹图相交之后网络6、计算干扰ss D θ=)(对输出)(s Y 的影响（可以假定0)(=s R ）。
闭环传递函数为：H （S ）=10/[0.02s^3+0.3s^2+s+10]Y(s)'=H(s)*D(s)=(-ɵ/s)*[10/[0.02s^3+0.3s^2+s+10]]=(-ɵ)*[(1/s)*10/[0.02s^3+0.3s^2+s+10]] Y(s)=(1/s)*10/[0.02s^3+0.3s^2+s+10]所以Y(s)'=(-ɵ)*Y(s)由此可以推到出系统带有扰动的阶跃响应为Y(S)=(1-ɵ)*Y(s).从上式不难看出在有扰动的情况下系统的阶跃响应将会降低。
从而使系统的性能指标受到影响。
因此在实际中应该尽量的避免扰动对系统的干扰。
设计系统的时候要选择合适的参数是外界对系统的扰动干扰降到最低。
四、实验结果（含仿真曲线、数据记录表格、实验结果数据表格及实验分析与结论等）1、若不加校正网络，通过实验绘制系统阶跃响应曲线和开环bode 图，观察系统能否满足上述性能指标要求。
开环传递函数为：G （s ）=10/[s*(0.1s+1)*(0.2s+1)]。
闭环传递函数为;H （s ）=10/(0.02s^3+0.3s^2+s+10)阶跃响应曲线：0123456789100.20.40.60.811.21.41.61.8开环bode 图：Bode D iagramF requency (rad/sec)-150-100-5050System : sysF requency (rad/sec): 5.72M agnitude (dB): -0.0154M a g n i t u d e (d B )10-110101102103-270-225-180-135-90System : sysF requency (rad/sec): 5.72P hase (deg): -169P h a s e (d e g )相角裕度为11超调量为70%，调节时间为：7s.可见系统指标不满足所要求。