自动控制系统仿真教案

控制系统仿真技术实验指导书
实验课程
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
年月日
实验报告须知
实验的最后一个环节是实验总结与报告，即对实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。

每次实验，都要独立完成实验报告。

撰写实验报告应持严肃认真、实事求是的科学态度。

实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据结果，不得用凑数据的方法来向理论靠拢，而要重新进行一次实验，找出引起较大误差的原因，同时用理论知识来解释这种现象。

并作如下具体要求：
1. 认真完成实验报告，报告要用攀枝花学院标准实验报告册，作图要用坐标纸。

2. 报告中的电路图、表格必须用直尺画。

绘制电路图要工整、选取合适比例，元件参数标
注要准确、完整。

3. 应在理解的基础上简单扼要的书写实验原理，不提倡大段抄书。

4. 计算要有计算步骤、解题过程，要代具体数据进行计算，不能只写得数。

5. 绘制的曲线图要和实验数据吻合，坐标系要标明单位，各种特性曲线等要经过实验教师
检查，曲线图必须经剪裁大小合适，粘附在实验报告相应位置上。

6. 应结合具体的实验现象和问题进行讨论，不提倡纯理论的讨论，更不要从其它参考资料
中大量抄录。

7. 思考题要有自己理解实验原理后较为详尽的语言表述，可以发挥，有的要画图说明，
不能过于简单，不能照抄。

8. 实验报告的分数与报告的篇幅无关。

9. 实验报告页眉上项目如实验时间、实验台号、指导教师、同组学生等不要漏填。

目录
目录
实验一：MATLAB语言的基本命令实验二：控制系统模型与转换
实验三：Simulink 仿真应用
实验四：控制系统工具箱的使用实验五：磁盘驱动系统综合分析实验六：单级倒立摆控制仿真设计
实验一MATLAB语言的基本命令
一、实验目的
1、掌握MATLAB的基本操作；掌握MATLAB矩阵运算基础；掌握MATLAB数值运算基础
2、掌握二维基本绘图；了解特殊图形基本；了解三维基本绘图；掌握图形的控制、表现与修饰
二、实验仪器和设备
计算机、Matlab7.0软件
三、实验内容
1. 用reshape指令生产下列矩阵，并取出方框内的数组元素。

2. 用两种方法取阴影部分元素，并构成一个数组[2,8,14,20,4,6]。

3.利用diag()，ones()生产如下矩阵，
4. 已知一维数组A=[2 4 5 8 10]、B=[4 9 6 7 4]，用for 循环语句实现
1
1
n
i n i i A B
-+=∑。

求和函数可用sum()。

5. 二维曲线绘图基本指令演示。

本例运作后，再试验plot(t), plot(Y), plot(Y ,t) ，以观察产生图形的不同，并解释。

t=(0:pi/50:2*pi)';
k=0.4:0.1:1; Y=cos(t)*k; plot(t,Y)
6. 通过绘制二阶系统阶跃响应，综合演示图形标识。

本例比较综合，涉及的指令较广。

请耐心读、实际做、再看例后说明，定会有匪浅收
益，并把以下程序逐句标注解释。

clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t);
tt=t(find(abs(y-1)>0.05));ts=max(tt);
plot(t,y,'r-','LineWidth',3)
axis([-inf,6*pi,0.6,inf])
set(gca,'Xtick',[2*pi,4*pi,6*pi],'Ytick',[0.95,1,1.05,max(y)]) grid on
title('\it y = 1 - e^{ -\alphat}cos{\omegat}')
text(13.5,1.2,'\fontsize{12}{\alpha}=0.3')
text(13.5,1.1,'\fontsize{12}{\omega}=0.7')
hold on;plot(ts,0.95,'bo','MarkerSize',10);hold off
cell_string{1}='\fontsize{12}\uparrow';
cell_string{2}='\fontsize{16} \fontname{隶书}镇定时间'; cell_string{3}='\fontsize{6} ';
cell_string{4}=['\fontsize{14}\rmt_{s} = ' num2str(ts)];
text(ts,0.85,cell_string)
xlabel('\fontsize{14} \bft \rightarrow')
ylabel('\fontsize{14} \bfy \rightarrow')
四、问答题
1. MATLAB软件有哪些功能特点？MATLAB与C语言语法有和相同之处？
2. 在MATLAB语言中“：”和“；”的含义什么？
3. 回答命令clc、clear的功能和作用
实验原始记录
指导教师：
年月日
实验二：控制系统模型与转换
一、实验目的
1、掌握控制系统数学模型的基本描述方法和相互转化 ；
2、了解控制系统的稳定性分析方法 ；
3、掌握控制系统频域与时域分析基本方法 二、实验仪器和设备
计算机、Matlab6.5软件
三、实验内容
1、请将下面的传递函数模型输入到matlab 环境。

]52)1)[(2(24)(32233++++++=s s s s s s s G ，)
99.02.0)(1(568
.0)(2
2+--+=z z z z z H ，T=0.1s 2、请将下面的零极点模型输入到matlab 环境。

请求出上述模型的零极点，并绘制其位置。

)
1)(6)(5()1)(1(8)(2
2+++-+++=s s s s j s j s s G ，)2.8()6.2)(2.3()(1511-++=----z z z z z H ，T=0.05s 3、考虑图1所示的反馈系统。

图1
1）利用函数series 与feedback 函数，计算闭环传递函数，并用printsys 函数显示结果；
2）用step 函数求取闭环系统的单位阶跃响应，并验证输出终值为2/5。

4、考虑图2所示的方框图。

5. 一个单位负反馈开环传递函数为
()(0.51)(41)k
G s s s s =
++
试绘出系统闭环的根轨迹图；并在跟轨迹图上任选一点，试计算该点的增k 益及其所有极点的位置。

6. 求下面系统在阶跃信号为0.11(t)时系统的响应。

43220
()8364020
G s s s s s =
++++
并求系统性能指标：稳态值、上升时间、调节时间、超调量。

实验原始记录
指导教师：
年月日
实验三：Simulink 仿真应用
一、实验目的
1、掌握控制系统的数学描述、建模方法；
2、掌握数学模型的转换与连接方法；
二、实验仪器和设备
计算机、Matlab6.5软件
三、实验内容
四、问答题
实验原始记录
指导教师：
年月日
实验四：控制系统工具箱的使用
一、实验目的
1、掌握控制系统的数学描述、建模方法；
2、掌握数学模型的转换与连接方法；
二、实验仪器和设备
计算机、Matlab6.5软件
三、实验内容
四、问答题
实验原始记录
指导教师：
年月日
实验五：磁盘驱动系统综合分析
一、实验目的
1、掌握控制系统的数学描述、建模方法；
2、掌握数学模型的转换与连接方法；
二、实验仪器和设备
计算机、Matlab6.5软件
三、实验内容
四、问答题
实验原始记录
指导教师：
年月日
实验六：单级倒立摆控制仿真设计
一、实验目的
1、掌握控制系统的数学描述、建模方法；
2、掌握数学模型的转换与连接方法；
二、实验仪器和设备
计算机、Matlab6.5软件
三、实验内容
四、问答题
实验原始记录
指导教师：
年月日。