自动控制原理仿真

兰州理工大学

《自动控制原理》MATLAB分析与设计

仿真实验报告

院系：电信院

班级：基地二班

姓名：尹鹏飞

学号： 08260405

时间： 2010 年 6 月日

电气工程与信息工程学院

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书（2008）一．仿真实验内容及要求：

1．MATLAB软件

要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。

2．各章节实验内容及要求

1）第三章线性系统的时域分析法

∙对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；

∙对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制器的作用；

∙在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。

∙对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在100

K时，试采

=

a

用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。

2）第四章线性系统的根轨迹法

∙在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5；

∙利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）；

∙在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18，并对结果进行分析。

3）第五章线性系统的频域分析法

利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线；

4）第六章线性系统的校正

利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃

响应说明所设计控制器的功能。

5）第七章线性离散系统的分析与校正

∙利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。

∙利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。

二．仿真实验时间安排及相关事宜

1．依据课程教学大纲要求，仿真实验共6学时，教师可随课程进度安排上机时间，学生须在实验之前做好相应的准备，以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容；2．实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告；

3．仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订；

4．仿真实验报告必须在本学期第15学周结束之前上交授课教师。

自动化系《自动控制原理》课程组

2008.03

第三章 线性系统的时域分析法

对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；

3-5 设单位反馈系统的开环传递函数为 G(s)=

)

6.0(14.0++s s s

试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果

sys1=tf([0.4 1],[1 1 1])；

t1=0:0.01:30; figure(1) step(sys,t1);grid

xlabel('t');ylabel('c(t)');title('step response');

sys2=tf([1],[1 1 1]); t2=0:0.01:30; figure(2) step(sys2,t2);grid

xlabel('t');ylabel('c(t)');title('step response');

有闭环零点的单位阶跃响应：

51015202530

00.20.40.60.8

1

1.2

1.4

t (sec)

c (t )

忽略闭环零点的单位阶跃响应：

0510********

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

step response

t (sec)

c (t )

由以上两响应曲线可以得出闭环零点能减小峰值时间，使系统响应速度加快，超调量增大。这表明闭环零点会减小系统阻尼，并且这种作用将随闭环零点接近虚轴而加剧。

对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制器的作用；

3-9 控制系统如图所示

（1）取τ1=0，τ2=0.1，计算测速反馈校正系统的超测量、调节时间和速度误

差；

（2）取τ1=0.1，τ2=0，计算比例-微分校正系统的超测量、调节时间和速度误差。

sys0=tf([10],[1 1 10]);

t=0:0.01:20; figure(3) step(sys0,t);grid

xlabel('t');ylabel('c(t)');title('step response');

sys1=tf([10],[1 2 10]);

figure(1) step(sys1,t);grid

xlabel('t');ylabel('c(t)');title('step response');

sys2=tf([1 10],[1 2 10]);

figure(2) step(sys2,t);grid

xlabel('t');ylabel('c(t)');title('step response');

未加校正系统的单位阶跃响应：

02468101214161820

0.20.40.60.81

1.21.41.61.8

t (sec)

c (t )