MATLAB计算机仿真设计
matlab仿真模型课程设计

matlab仿真模型课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解Matlab仿真模型的基本概念和原理;2. 学生掌握运用Matlab软件构建和运行仿真模型的基本方法;3. 学生了解仿真模型在工程和科研领域的应用。
技能目标:1. 学生能运用Matlab软件进行数据采集、处理和分析;2. 学生具备独立设计简单的仿真模型并进行验证的能力;3. 学生能够通过仿真实验,分析实验结果,提出改进措施。
情感态度价值观目标:1. 学生对Matlab仿真模型产生兴趣,提高学习主动性和积极性;2. 学生在团队合作中培养沟通能力和协作精神;3. 学生通过解决实际问题,培养创新意识和实际操作能力;4. 学生了解仿真技术在国家发展和社会进步中的重要作用,增强社会责任感和使命感。
课程性质:本课程为实践性较强的选修课程,旨在通过Matlab仿真模型的学习,提高学生运用计算机软件解决实际问题的能力。
学生特点:学生具备一定的数学基础和编程能力,对新鲜事物充满好奇,喜欢动手实践。
教学要求:结合课本内容,注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习,使学生能够将所学的仿真模型知识应用于实际问题的解决。
二、教学内容1. Matlab软件基础操作与数据类型- 软件界面与基本操作- 数据类型及其运算规则2. Matlab编程基础- 控制语句与循环语句- 函数与脚本文件编写3. 仿真模型构建与运行- 建立数学模型- 搭建仿真模型框架- 模型参数设置与优化4. 数据采集与处理- 数据导入与导出- 数据预处理方法- 数据可视化分析5. 仿真实验与结果分析- 实验设计原则与方法- 实验结果分析技巧- 结果验证与误差分析6. 仿真模型应用案例- 工程领域的应用案例- 科研领域的应用案例- 创新性应用探讨教学大纲安排:第1周:Matlab软件基础操作与数据类型第2周:Matlab编程基础第3-4周:仿真模型构建与运行第5周:数据采集与处理第6周:仿真实验与结果分析第7周:仿真模型应用案例教学内容与课本关联性:教学内容依据课本章节进行组织,涵盖课本中仿真模型相关的基础知识、编程技巧、实际应用等方面,确保学生能够系统地掌握Matlab仿真模型相关知识。
《MATLAB语言及仿真》计算器界面设计一

《MATLAB语言及仿真》计算器界面设计
一、主要工作原理(一级标题字体为小四宋)
1.1Matlab是一种高级的数学计算软件,它的原理是基于矩阵运算和数值计算的。
Matlab 的核心是一个解释器,它可以解释 Matlab语言中的命令,并将其转换为计算机可以理解的指令。
Matlab 的语言是一独高级的编程语言,它可以进行数值计算、数据分析、图形绘制等多种操作。
二、设计方案
2.1首先用MATLAB GUI 功能,在绘制一个静态文本框和一个文本编辑框,以及32个命令按钮,调整好各控件大小、颜色,整体布局如图所示:
2.2然后通过双击个按钮来改写其属性,在m文件中编写其回调函数,最后在运行调试。
三、详细内容(包括图形、代码、文字描述等内容)
GUI设计界面:
1
算法设计:0——9以及小数点函数都一样,只是参数不同:
2
四则运算:
清屏键:
四、总结
通过本次的MATLAB课程设计,让我对MATLAB尤其是其GUI设计的功能有了进一步的了解,认识到了它功能的强大。
在MATLAB简单计算器的设计中,了解了关于MATLAB图形用户界面的部分控件的使用方法;利用MATLAB的GUI提供的很多实用的控件,方便用于设计属于自己的图形界面。
3。
matlab系统仿真课程设计

matlab系统仿真课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握Matlab系统仿真的基本原理和方法,能够熟练使用Matlab进行系统仿真分析。
具体目标如下:1.理解系统仿真的基本概念和原理。
2.熟悉Matlab软件的基本操作和功能。
3.掌握Matlab系统仿真的常用方法和技巧。
4.能够运用Matlab进行简单的系统仿真分析。
5.能够编写Matlab脚本程序进行系统仿真。
6.能够运用Matlab进行复杂的系统仿真分析,并能够进行结果的可视化。
情感态度价值观目标:1.培养学生的创新意识和解决问题的能力。
2.培养学生对系统仿真技术的兴趣和热情。
3.培养学生团队合作和交流的能力。
二、教学内容根据课程目标,教学内容主要包括以下几个部分:1.Matlab系统仿真基础:介绍系统仿真的基本概念和原理,Matlab软件的基本操作和功能。
2.Matlab系统仿真方法:讲解Matlab系统仿真的常用方法和技巧,包括连续系统仿真、离散系统仿真、非线性系统仿真等。
3.Matlab系统仿真实例:通过具体的实例分析,使学生能够熟练运用Matlab进行系统仿真分析,并能够进行结果的可视化。
4.复杂系统仿真:介绍复杂系统仿真的基本概念和方法,讲解复杂系统仿真的建模和分析技巧。
三、教学方法为了达到课程目标,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学:1.讲授法:通过讲解和演示,使学生掌握Matlab系统仿真的基本原理和方法。
2.案例分析法:通过分析具体的案例,使学生能够熟练运用Matlab进行系统仿真分析。
3.实验法:通过实验操作,使学生能够亲身体验和掌握Matlab系统仿真方法。
4.讨论法:通过小组讨论和交流,培养学生的团队合作和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选择一本与Matlab系统仿真相关的教材,作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书:提供一些与Matlab系统仿真相关的参考书籍,供学生进一步深入学习。
matlab仿真实训课程设计

matlab仿真实训课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解Matlab仿真的基本原理,掌握仿真模型的构建方法;2. 学会运用Matlab进行数据可视化,分析仿真结果,并提取有效信息;3. 掌握结合课本知识,运用Matlab解决实际问题的能力。
技能目标:1. 能够独立进行Matlab仿真实验,熟练操作Matlab软件;2. 学会编写简单的Matlab程序,实现对仿真模型的参数调整和优化;3. 能够运用Matlab工具箱进行数据分析和处理,提高问题解决效率。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对Matlab仿真的兴趣,激发学生探索科学问题的热情;2. 培养学生的团队协作意识,提高沟通与表达能力;3. 引导学生认识到仿真技术在工程领域的应用价值,树立正确的工程观念。
课程性质:本课程为选修课,旨在帮助学生掌握Matlab仿真的基本技能,提高解决实际问题的能力。
学生特点:学生具备一定的编程基础和数学知识,对Matlab软件有一定了解,但实际操作能力较弱。
教学要求:结合课本内容,注重实践操作,提高学生的动手能力,使学生在实践中掌握理论知识。
将目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. Matlab仿真基础- 介绍Matlab软件的安装与基本操作;- Matlab编程基础,包括数据类型、流程控制、函数编写等;- 理解仿真原理,掌握仿真模型构建的基本方法。
2. 数据可视化与分析- 学会使用Matlab进行数据可视化,如二维、三维图形绘制;- 掌握曲线拟合、插值、图像处理等数据分析方法;- 结合课本案例,进行实际操作练习。
3. 仿真实验与问题求解- 根据课本内容,选择合适的问题进行Matlab仿真实验;- 学会调整仿真模型参数,优化实验结果;- 分析实验数据,提取有效信息,解决实际问题。
4. 工具箱应用- 介绍Matlab常用工具箱,如信号处理、控制系统、神经网络等;- 学会运用工具箱进行数据分析和处理,提高问题解决效率;- 结合课本案例,进行实际应用练习。
基于MATLAB的计算机控制系统仿真平台的设计设计

基于MATLAB的计算机控制系统仿真平台的设计设计一、原始依据(包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。
)工作基础:了解计算机控制系统课程涉及的基本内容,熟练使用MATLAB 7软件。
研究条件:基于MATLAB 7的GUI(图形用户接口)程序设计。
应用环境:基于MATLAB 7的计算控制系统课程图形化的仿真平台的设计。
工作目的:熟练掌握MATLAB M文件的编写。
掌握计算机控制系统课程所涉及的最小拍有纹波、最小拍无纹波系统以及大林算法等基本内容。
完成基于MATLAB 7的GUI仿真平台程序M文件设计。
二、参考文献[1]邵年华. 水文时间序列几种预测方法比较研究[D]. 西安理工大学2010.[2]王莹. 基于MATLAB的永磁风力发电机动态仿真[D]. 大连理工大学2009.[3]李兴毓. 基于MATLAB的CFG桩复合地基优化设计研究[D]. 武汉理工大学2009.[4]黄师娟. 基于小波分析的时间序列预测模型及其应用研究[D]. 西安理工大学2009.[5]张宇. 嵌入式电脑横机可视化数据处理系统研究[D]. 东华大学2009.[6]吕辉榜. 基于MATLAB快速控制原型的磁悬浮控制系统研究[D]. 武汉理工大学2008.[7]朱会. 基于MATLAB的旋风分离器内气固两相流场的数值模拟[D]. 北京化工大学2007.[8]丘允阳.嵌入式GUI系统的研究与实现[D]. 电子科技大学2007.[9]韩雄振.基于统计学的预测结构域间相互作用方法的研究[D]. 吉林大学2006.[10]王震. 嵌入式GUI构件库的设计与实现[D]. 浙江大学2006.三、设计(研究)内容和要求(包括设计或研究内容、主要指标与技术参数,并根据课题性质对学生提出具体要求。
)1、掌握大林算法、最小拍有纹波、最小拍无纹波系统的算例仿真。
2、利用MATLAB 7中的GUI工具箱完成仿真环境的平台框架搭建。
如何利用Matlab进行模拟和仿真实验

如何利用Matlab进行模拟和仿真实验Matlab是一种功能强大的数学计算和数据可视化软件。
它不仅可以进行数学模拟和仿真实验,还可以处理数据、绘制图表和实施算法。
在工程、物理学、生物学等领域,Matlab被广泛用于解决各种实际问题。
本文将介绍如何利用Matlab进行模拟和仿真实验,并探讨其在实验设计和结果分析中的应用。
一. Matlab的基本功能Matlab具有很多基本功能,如矩阵操作、数值计算、符号计算等。
这些功能使得Matlab成为进行模拟和仿真实验的理想选择。
在Matlab中,可以定义和操作矩阵,进行线性代数运算,如求解方程组、矩阵求逆等。
此外,Matlab还提供了许多内置函数,可以进行数值计算和符号计算,如求解微分方程、积分、数值优化等。
二. 模拟实验的设计在进行模拟实验之前,首先需要设计实验方案。
实验设计包括选择合适的模型和参数设置,确定实验变量和观测指标等。
在Matlab中,可以使用函数或脚本来定义模型和参数,通过修改参数值来观察实验结果的变化。
比如,可以使用Matlab的模型库来选择合适的模型,然后使用函数传入参数值进行求解。
此外,Matlab还提供了绘图功能,可以绘制实验结果的图表,以便更直观地分析数据。
三. 仿真实验的实施在设计好实验方案后,就可以开始进行仿真实验了。
在Matlab中,可以使用已定义的模型和参数进行仿真计算。
可以通过Matlab的编程功能来实现计算过程的自动化。
比如,可以使用循环语句来迭代计算,以观察参数变化对结果的影响。
此外,Matlab还提供了随机数生成和统计分析函数,可以用于生成随机变量和分析实验数据。
四. 实验结果的分析在完成仿真实验后,需要对实验结果进行分析。
Matlab提供了丰富的数据处理和分析工具,可以对实验数据进行统计分析、绘图和可视化展示。
可以使用Matlab的数据处理函数来计算均值、标准差、相关系数等统计指标。
此外,Matlab还可以通过绘图函数来绘制直方图、散点图、线图等图形,以便更好地理解和展示数据。
matlab控制系统计算机仿真实验-完整版

MALTAB 仿真实验指导书实验一实验题目:欧拉法&梯形法的MATLAB 实现实验目的:1.熟练掌握MATLAB 的使用方法2.牢记欧拉法、梯形法的计算过程3.熟悉欧拉法、梯形法以及实现二阶动态响应的程序编写 实验内容:已知被控对象的系数矩阵分别为A=[-5 -2 -1 -0.5;4 0 0 0;0 2 0 0;0 0 1 0 ]B=[1;0;0;0];C=[0 0 0.25 0.5];D=0;根据欧拉法、梯形法的递推公式,应用MATLAB 语言编写相应的仿真程实验要求:1.取计算步长65.0=h ,初值均为零,输入为阶跃信号,取25=u ,研究系统25秒的动态过程。
2.取计算步长01.0=h ,初值均为零,输入为阶跃信号,取25=u ,研究系统25秒的动态过程。
实验算法:欧拉法递推公式:),(1k k k k y t hf y y +=+梯形法的递推公式: )],(),([2),(011101++++++=+=k k k k k k k k k k y t f y t f h y y y t hf y y实验方法:利用所学过数值积分方法(欧拉法、梯形法),通过MATLAB 语言对给定的系统进行仿真实验步骤:1.了解并掌握基本数值积分的方法,即欧拉法、梯形法,并做比较,了解它们之间的联系与区别和优缺点,其中重点掌握梯形法。
2.通过给定的系统,利用欧拉法、梯形法编写相应MATLAB 语言,实现仿真,得出相应的仿真曲线。
3.比较仿真实验结果,并得出结论。
4.撰写实验报告。
实验程序:1.欧拉法A=[-5 -2 -1 -0.5;4 0 0 0;0 2 0 0;0 0 1 0];B=[1;0;0;0];C=[0 0 0.25 0.5];D=0;x0=[0;0;0;0];% x0为状态变量的初值,此处以列向量表示;u=25;% u为输入向量;t0=0;% t0为仿真时间的起始时刻;tf=15;% tf为仿真时间的结束时刻;h=0.65;% h=0.01 h为仿真时所取的仿真步长;m=(tf-t0)/h;[r,c]=size(A);for i=1:mfor j=1:rx(j)=x0(j)+h*(A(j,:)*x0+B(j,:)*u);endy(i)=C*x';x0=x';t(i)=i*h;endplot(t,y)grid ontitle('useEuler')2.梯形法A=[-5 -2 -1 -0.5;4 0 0 0;0 2 0 0;0 0 1 0];B=[1;0;0;0];C=[0 0 0.25 0.5];D=0;x0=[0;0;0;0];% x0为状态变量的初值,此处以列向量表示;u=25;% u为输入向量;t0=0;% t0为仿真时间的起始时刻;tf=15;% tf为仿真时间的结束时刻;h=0.65;% h=0.01 h为仿真时所取的仿真步长;m=(tf-t0)/h;[r,c]=size(A);for i=1:mfor j=1:rx(j)=x0(j)+h*(A(j,:)*x0+B(j,:)*u);endx1=x';for k=1:rxx(k)=x0(k)+0.5*h*((A(k,:)*x0+B(k,:)*u)+(A(k,:)*x1+B(k,:)*u)); endy(i)=C*xx';x0=xx';t(i)=i*h;endplot(t,y)grid ontitle('useLadder')实验报告要求:1.书写实验报告,其中包括实验题目,实验目的,实验内容,实验要求,实验思路,实验方法,实验步骤,实验程序等。
matlab仿真设计课程设计

matlab仿真设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握Matlab仿真设计的基本原理和方法,具备使用Matlab进行仿真设计的能力。
具体目标如下:1.理解Matlab的基本功能和操作。
2.掌握Matlab仿真设计的基本原理和方法。
3.熟悉Matlab仿真设计的相关技术和工具。
4.能够熟练使用Matlab进行基本操作。
5.能够运用Matlab进行简单的仿真设计。
6.能够独立完成中等难度的Matlab仿真设计项目。
情感态度价值观目标:1.培养学生的创新意识和解决问题的能力。
2.培养学生的团队合作意识和沟通能力。
3.培养学生对科学研究的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括Matlab的基本功能和操作、仿真设计的基本原理和方法、相关技术和工具的应用。
具体安排如下:1.Matlab的基本功能和操作:介绍Matlab的工作环境、基本语法、数据类型、运算符等。
2.仿真设计的基本原理和方法:介绍仿真的概念、仿真设计的基本步骤、常用的仿真算法等。
3.相关技术和工具的应用:介绍Matlab中的图形绘制、数据分析、编程技巧等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握Matlab的基本功能和操作、仿真设计的基本原理和方法。
2.讨论法:通过小组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力,同时加深对课程内容的理解。
3.案例分析法:通过分析实际案例,使学生掌握Matlab仿真设计在实际工程中的应用。
4.实验法:通过实验操作,使学生熟悉Matlab的工作环境,培养学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:选用《Matlab仿真设计》一书作为主要教材,系统介绍Matlab的基本功能、仿真设计原理和方法。
2.参考书:提供《Matlab入门与实践》、《Matlab高级应用》等参考书,供学生自主学习。
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《计算机仿真技术》课程设计姓名:学号:班级: 1专业:学院:2016年12月24日目录一、设计目的 (1)二、设计任务 (1)三、具体要求 (1)四、设计原理概述 (1)五、设计内容 (2)六、设计方案及分析 (2)1、观察原系统性能指标 (2)2、手动计算设计 (6)3、校正方案确定 (8)七、课程设计总结 (14)模拟随动控制系统的串联校正设计一、设计目的1、通过课程设计熟悉频域法分析系统的方法原理。
2、通过课程设计掌握滞后-超前校正作用与原理。
3、通过在实际电路中校正设计的运用,理解系统校正在实际中的意义。
二、设计任务 控制系统为单位负反馈系统,开环传递函数为)1025.0)(11.0()(G ++=s s s K s ,设计校正装置,使系统满足下列性能指标:开环增益100K ≥;超调量30%p σ<;调节时间ts<0.5s 。
三、具体要求1、使用MATLAB 进行系统仿真分析与设计,并给出系统校正前后的MATLAB 仿真结果,同时使用Simulink 仿真验证;2、使用EDA 工具EWB 搭建系统的模拟实现电路,分别演示并验证校正前和校正后的效果。
四、设计原理概述校正方式的选择:按照校正装置在系统中的链接方式,控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。
串联校正是最常用的一种校正方式,这种方式经济,且设计简单,易于实现,在实际应用中多采用这种校正方式。
串联校正方式是校正器与受控对象进行串联链接的。
本设计按照要求将采用串联校正方式进行校正。
校正方法的选择:根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。
本设计要求以频域指标的形式给出,因此采用基于Bode 图的频域法进行校正。
几种串联校正简述:串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。
超前校正的目的是改善系统的动态性能,实现在系统静态性能不受损的前提下,提高系统的动态性能。
通过加入超前校正环节,利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度,改变系统的开环频率特性。
一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
滞后校正通过加入滞后校正环节,使系统的开环增益有较大幅度增加,同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。
它利用滞后校正环节的低通滤波特性,在不影响校正后系统低频特性的情况下,使校正后系统中高频段增益降低,从而使其穿越频率前移,达到增加系统相位裕度的目的。
滞后-超前校正适用于对校正后系统的动态和静态性能有更多更高要求的场合。
施加滞后-超前校正环节,主要是利用其超前部分增大系统的相位裕度,以改善系统的动态性能;利用其滞后部分改善系统的静态性能。
五、设计内容1、分别通过手工计算和计算机编程计算,求取校正前系统的频率特性指标,并与设计要求进行比较;2、通过手工计算和计算机编程方法,确定校正后期望的穿越频率,具体值的选取与所选择的校正方式相适应。
3、根据待设计的校正环节的形式和转折频率,计算相关参数,进而确定校正环节。
4、得出校正后系统。
检验系统满足设计要求。
如不满足则从第二步重新开始。
在MATLAB中基于Bode图进行系统设计的基本思路是通过比较校正后的频率特性。
尝试选定合适的校正环节,根据不同的设计原理,确定校正环节参数。
最后对校正后的系统进行检验,并反复设计直至满足要求。
六、设计方案及分析1、观察原系统性能指标(1)使用MATLAB编写程序观察原系统的频率特性及阶跃响应。
程序如下:s=tf('s');G0=100/(s*(0.1*s+1)*(0.025*s+1)); %原系统开环传递函数[Gm,Pm]=margin(G0); %返回系统相对稳定参数figure(1)margin(G0) %系统Bode图figure(2)step(feedback(G0,0.1)) %系统单位阶跃响应Fs=G(s)/(1+G(s)); %闭环传递函数figure(3)margin(Fs) %闭环系统Bode图程序运行结果得到系统Bode图、阶跃响应和闭环Bode图,分别如图1、图2和图3所示:图1校正前系统Bode图从图1看出,原系统的幅值裕度为Gm=-6.02dB(at 20rad/s),相角裕度Pm=-15(at 27.8rad/s)。
(a)系统阶跃响应曲线(b)系统阶跃响应曲线(局部放大)图2 校正前系统的单位阶跃响应图3 系统闭环Bode图(2)使用Simulink观察系统性能在Simulink新建系统模型,如图4所示:图4 原系统模型选中并单击示波器模块,可查看系统阶跃响应,如图5所示:图5 系统Simulink仿真结果如图2和图5所示,原系统阶跃响应为发散。
(3)使用EWB工具建立模拟实际电路EWB是Electronics Workbench软件的缩写,是一种在电子技术工程与电子技术教学中广泛应用的优秀计算机仿真软件,专门用于电子线路仿真实验与设计的“虚拟电子工作平台”。
该软件的主要特点是:电子计算机图形界面操作,使用它可以实现大部分模拟电子线路与数字电子线路实验的功能,易学、易用、真实、准确、快捷和方便。
未校正系统的传递函数100/[s(0.1s+1)(0.025s+1)]可分解为以下三级传函级联形式:10/[0.1s(0.1s+1)(0.025s+1)] 其中,10/(0.1s+1)惯性环节、1/0.1s积分环节和1/(0.025s+1)惯性-比例环节可分别用以下有源校正装置表示,如图6所示。
(a)惯性环节(b)积分环节(c)惯性-比例环节图6 系统各环节表示使用EWB工具建立模拟实际电路如图7所示:图7 使用EWB搭建的模拟实际电路图在系统的仿真中,用键盘上的空格键控制开关的打开、关闭,这样就可以得到一个阶跃信号。
由此得出如图8所示的模拟实际电路图的仿真运行结果。
图8 模拟实际电路的仿真运行结果(4)对原系统的性能分析由以上各图中对校正前系统的分析结果可知,系统的幅值裕度Gm=-27.1dB(at20rad/s)和相角裕度Pm=-15度(at27.8rad/s),系统不稳定,远且系统相角裕度小于0度,截止频率较大。
从系统阶跃响应结果和模拟系统搭建的电路仿真结果看,结果是一致的。
因此,系统需要进行校正。
2、手动计算设计(1)由设计要求,K≥100,取K=100。
(2)绘制未校正系统的开环对数幅频曲线,确定截止频率和相角裕度。
6.3110010c0=⨯ω︒-=-︒=8.20406.31arctan106.31arctan-90γ(3)根据设计要求s5.0t%30%s≤≤,σ,求出截止频率*cω和相角裕度*γ。
取s5.0t%30%s==,σ根据高阶系统工程中动态性能的估算公式:2)1sin1(5.2)1sin1(5.12[%100)]1sin1(4.016.0[%-+-+=⨯-+=γγωπγσcs t计算出截止频率*cω=17.79,相角裕度*γ>47.79。
原系统不稳定;原开环系统在*c ω=17.79处相交储备量︒=5.36*)(c c ωγ。
该系统单独用超前或滞后校正都难以达到目标,所以确定采用滞后-超前校正。
(4)选择校正后系统的截止频率79.17*==c c ωω,超前部分应提供的最大超前角为43.48636.579.476*)(*m =+-=︒+-=c c ωγγϕ则 94.6sin 1sin 1a =-+=m m ϕϕ 63.294.6a ==在c ω=17.79处作直线,与)(L 0ω交于点A ,确定点A 关于0dB 线的镜像点B ;以点B 为中心作斜率为+20dB/dec 的直线,分别与过79.46a ==c ωω,76.6/==a ωω的两条直线交于点C 和点D ,则C 点频率: 79.4679.1763.2*=⨯==c C a ωωD 点频率: 76.646.79316.4841*2c D ===C ωωω 从点C 向右作水平线,从点D 向左作水平线,在过点D 的水平线上确定c ωω1.0E =的点E ;过点E 作斜率为-20dB/dec 的直线交0dB 线于点F ,相应频率为F ω,则E 点频率: 779.179.171.0*1.0E =⨯==c ωωDC 延长线与0dB 线交点处的频率:13.5679.176.31220c 0===c ωωω F 点频率: 214.013.56779.176.60F =⨯==ωωωωE D 故可写出校正装置传递函数 )179.46)(1214.0()176.6)(1779.1(1111)(C ++++=++++=s s s s s s s ss G D F E c ωωωω (5)验算。
校正后系统开环传递函数)179.46)(1214.0)(140)(110()176.6)(1779.1(100)()()(0++++++==s s s s s s s s G s G s G c 校正后系统的超调量%9.15%=σ,调节时间s s 16.1t =,不满足设计要求;(6)调整第(3)步中期望的截止频率*c ω和相角裕度*γ的取值,重新进行计算。
当取值45c*=ω,83.50*=γ时,校正后的系统超调量%25%=σ,调节时间s t s 392.0=,满足设计要求。
此时的校正装置传递函数为:)193.323)(127.1()125.6)(15.4(1111)(C ++++=++++=s s s s s ss s s G D F E c ωωωω 系统开环传递函数 )193.323)(127.1)(140)(110()125.6)(15.4(100)()()(0++++++==s s s s s s s s G s G s G c 3、校正方案确定于校正结果分析根据需要,拟首先尝试采用较为简单的串联超前网络或滞后网络进行校正。
如果均无法达到设计要求,再使用滞后-超前网络校正。
(1)采用串联超前网络进行系统校正串联超前校正的MATLAB 程序如下:s=tf('s');G0=100/(s*(0.1*s+1)*(0.025*s+1)); %原系统开环传递函数[mag,phase,w]=bode(G0); %返回原系统Bode 图参数[Gm,Pm]=margin(G0); %返回稳定裕度值expPm=45; %期望相位裕度phim=expPm-Pm+6; %需要对系统增加的相位超前量 phim=phim*pi/180;alfa=(1-sin(phim))/(1+sin(phim)); %相位超前量的单位转换 adb=20*log10(mag); %超前校正网络的参数alfaam=10*log10(alfa); %幅值的单位转换wc=spline(adb,w,am); %找出校正器在最大超前相位处的增益 T=1/(wc*sqrt(alfa)); %得到最大超前相位处的频率 alfat=alfa*T; %求出校正器参数alfatGc1=tf([T 1],[alfat 1]); %求出校正器传递函数figure(1)margin(G0*Gc1) %返回校正后系统Bode图figure(2)step(feedback(G0*Gc1,1)) %返回校正后系统的阶跃响应曲线程序运行结果如图9所示:(a)超前校正后的系统Bode图(b)超前校正后的系统阶跃响应曲线图9系统经超前校正后的仿真结果超前校正仿真结果的分析:由仿真结果看,校正为达到要求。