控制工程基础实验指导书(2014年修改)
控制工程指导书
控制工程基础实验指导书编写：韩秀英菜海潮审核：杨建玺班级：姓名：河南科技大学机电工程学院测控教研室前言<<控制工程基础>>是机械工程类专业的一门技术基础课。
本课程包括机械工程控制论的基本概念、系统的数学模型、时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性和机械工程控制系统的校正与设计，是机械工程类专业的重要理论基础之一。
而实验在本书中占有很重要地位，是使学生深入理解掌握控制理论的有效手段。
本指导书共编写了三个实验，任课教师可根据教学大纲和不同专业的特点选择实验内容。
目录实验一典型环节时间响应分析---------------------------------------------------------------------1 实验二频率特性实验---------------------------------------------------------------------------------6 实验三系统分析与校正实验-------------------------------------------------------------------------8实验一典型环节时间响应分析一、实验目的1、了解TND－AC/ACS教学实验系统的特性及使用方法。
2、掌握各典型环节的电路结构及线路搭接。
3、掌握各典型环节对阶跃信号的时间响应特性。
二、实验设备TND－AC/ACS教学实验系统、微机。
三、实验原理（详见表1-1各环节的方框图和传递函数，表1-2各典型环节的电路图）表1-1各典型环节的方框图及传递函数表1-2各典型环节的模拟电路图及输出响应函数（R、C参数详见实验）四、实验方法及步骤1、阶跃信号的准备：将U1信号源单元的ST插针与S插针用“短路块”短接，S11波段开关置于“阶跃信号”档，“OUT“端的输出电压（方波信号）作为阶跃信号电压，信号周期由波段开关S12和电位器W12调节，信号幅值由电位器W11调节。
【VIP专享】控制工程基础实验指导书
控制工程基础实验指导书实验一典型环节的模拟研究一、实验目的：1.熟悉TDN-AC/ACS自控原理实验系统；2.对典型环节的模拟电路有直观的了解。
二、实验要求：1.根据要求，分析计算模拟实验系统图；2.观测和记录不同参数下比例、积分、比例积分和惯性环节的阶跃响应曲线。
三、实验前分析、计算和设计：1.各典型环节的方块图及传函：2.各典型环节的模拟电路图及输入响应：3.理想曲线：四、实验使用设备：1.TDN-AC/ ACS教学实验系统一台2.计算机一台3.数字万用表一只五、实验步骤：1.了解TDN-AC/ACS教学实验系统使用方法；2.按照各典型环节的模拟电路图接线；3.观测并记录在阶跃信号下实际响应曲线U0(t)，改变参数，再次记录曲线。
六、实验报告要求：1.实验目的及要求；2.实验前理论分析计算数据及实验线路图；3.实验观测并记录波形；4.根据理论计算和实验结果进行分析、讨论、体会和提出建议。
实验二典型系统动态性能分析一、实验目的：1.培养学生模拟设计、参数计算及元件选择的能力；2.培养学生测试动态性能指标的技能；3.深入掌握参数对系统性能的影响。
二、实验要求：1.根据要求，分析计算和设计模拟实验系统图及参数；2.观测并记录不同条件下二阶系统在阶跃信号作用下的性能指标，即超调量和稳态误差。
三、实验前分析、计算和设计：1.已知系统结构如下图所示。
G1(s)=K，在如下情况，分别计算超调量和误差：（1）K=2.5，T2=0.02s；（2）K=6，T2=0.02s；（3）K=6，T2=0.1s.2.按系统结构图，根据给定参数，应用运算放大器和阻容元件，设计模拟实验系统图，并分别选择适当阻容元件参数。
四、实验使用设备：1.TDN-AC/ ACS教学实验系统一台2.计算机一台3.数字万用表一只4.100k 电阻两只5.20k 电阻一只6.1μf电容两只7.10μf电容两只五、实验步骤：按系统结构图设计的模拟实验系统图，根据电阻电容计算值，先选好电阻及电容，然后按图连接线路：1.K=2.5，T2=0.02s时：用计算机代替示波器观测并记录系统在阶跃信号作用下的峰值、稳态值，计算超调量；用数字万用表测量输入电压和输出电压，计算误差。
控制工程基础实验指导书(答案) 2讲解
实验二二阶系统的瞬态响应分析一、实验目的1、熟悉二阶模拟系统的组成。
2、研究二阶系统分别工作在ξ=1，0<ξ<1，和ξ> 1三种状态下的单位阶跃响应。
3、分析增益K对二阶系统单位阶跃响应的超调量σP、峰值时间tp和调整时间ts。
4、研究系统在不同K值时对斜坡输入的稳态跟踪误差。
5、学会使用Matlab软件来仿真二阶系统，并观察结果。
二、实验仪器1、控制理论电子模拟实验箱一台；2、超低频慢扫描数字存储示波器一台；3、数字万用表一只；4、各种长度联接导线。
三、实验原理图2-1为二阶系统的原理方框图，图2-2为其模拟电路图，它是由惯性环节、积分环节和反号器组成，图中K=R2/R1，T1=R2C1，T2=R3C2。
图2-1 二阶系统原理框图图2-1 二阶系统的模拟电路由图2-2求得二阶系统的闭环传递函1222122112/() (1)()/O i K TT U S K U S TT S T S K S T S K TT ==++++ :而二阶系统标准传递函数为(1)(2), 对比式和式得n ωξ==12 T 0.2 , T 0.5 , n S S ωξ====若令则。
调节开环增益K 值，不仅能改变系统无阻尼自然振荡频率ωn 和ξ的值，可以得到过阻尼(ξ>1)、临界阻尼（ξ=1）和欠阻尼（ξ<1）三种情况下的阶跃响应曲线。
（1）当K >0.625， 0 < ξ < 1，系统处在欠阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：图2-3 0 < ξ < 1时的阶跃响应曲线（2）当K =0.625时，ξ=1，系统处在临界阻尼状态，它的单位阶跃响应表达式为：如图2-4为二阶系统工作临界阻尼时的单位响应曲线。
(2) +2+=222nn nS S )S (G ωξωω1()1sin( 2-3n to d d u t t tgξωωωω--=+=式中图为二阶系统在欠阻尼状态下的单位阶跃响应曲线etn o n t t u ωω-+-=)1(1)(图2-4 ξ=1时的阶跃响应曲线（3）当K < 0.625时，ξ> 1，系统工作在过阻尼状态，它的单位阶跃响应曲线和临界阻尼时的单位阶跃响应一样为单调的指数上升曲线，但后者的上升速度比前者缓慢。
控制工程基础实验指导书[答案解析]
![控制工程基础实验指导书[答案解析]](https://img.taocdn.com/s3/m/bfe832f80508763231121290.png)
控制工程基础实验指导书自控原理实验室编印（内部教材）实验项目名称：（所属课程：）院系：专业班级：姓名：学号：实验日期：实验地点：合作者：指导教师：本实验项目成绩：教师签字：日期：（以下为实验报告正文）一、实验目的简述本实验要达到的目的。
目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。
二、实验仪器设备列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。
三、实验内容简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。
四、实验步骤简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。
五、实验结果给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。
六、讨论分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。
七、参考文献列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资料。
格式如下:作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码实验一 控制系统典型环节的模拟一、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；3、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。
二、实验仪器1、控制理论电子模拟实验箱一台；2、超低频慢扫描数字存储示波器一台；3、数字万用表一只；4、各种长度联接导线。
三、实验原理以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。
图中Z1和Z2为复数阻抗，它们都是R 、C 构成。
图1-1 运放反馈连接基于图中A 点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：21()o i u ZG s u Z ==-（1-1） 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。
1、比例环节实验模拟电路见图1-2所示图1-2 比例环节传递函数：21()R G s K 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 2、 惯性环节实验模拟电路见图1-3所示图1-3 惯性环节传递函数：2212211211()11R CS R Z R K CS G s Z R R R CS TS +=-=-=-=-++阶跃输入：-2V 实验参数：（1） R 1=100K R 2=100K C=1µ f23、积分环节实验模拟电路见图1-4所示图1-4 积分环节传递函数：21111()Z CS G s Z R RCS TS=-=-=-= 阶跃输入信号：-2V 实验参数：（1） R=100K C=1µ f （2） R=100K C=2µ f 4、比例微分环节实验模拟电路见图1-5所示图1-5 比例微分环节传递函数：22211111()(1)(1)1D Z R R G S R CS K T S R Z R CS R CS =-=-=-+=-++ 其中 T D =R 1C K=12R R 阶跃输入信号：-2V 实验参数：12（2）R1=100K R2=200K C=1µ f四、实验内容与步骤1、分别画出比例、惯性、积分、比例微分环节的电子电路；2、熟悉实验设备并在实验设备上分别联接各种典型环节；3、按照给定的实验参数，利用实验设备完成各种典型环节的阶跃特性测试，观察并记录其单位阶跃响应波形。
自动控制原理综合实验指导书(20141025)
控制理论综合实验报告班级学号姓名同组人上交日期年月日自动控制原理综合实验指导书天津科技大学电子信息与自动化学院自动化工程系2014/10 by daifz目录前言 (1)实验一典型环节及其阶跃响应 (3)实验二二阶系统阶跃响应 (7)实验三控制系统的稳定性分析 (12)实验四系统根轨迹法数字仿真分析 (15)实验五系统频率特性数字仿真分析 (18)实验六控制系统综合实验 (23)实验七系统频率特性测量 (25)附录一MA TLAB应用简介 (29)1. 利用MA TLAB进行时域分析 (29)2. 利用MA TLAB进行根轨迹分析 (32)3. 利用MA TLAB绘制系统的频率特性图 (35)附录二SIMULINK简介 (39)1. SIMULINK概述 (39)2. 功能模块的处理 (47)附录三EL－AT－III试验箱的软件使用说明 (49)附录四EL－AT－III实验箱的布局图 (52)附录五实验报告撰写须知 (56)前言一、概述研究一个控制系统的运动，一般采用两种方法来进行研究。
一种方法是应用理论分析方法来分析系统运动的性能，以获得系统设计的依据。
另一种方法是通过实验研究，以获得所设计系统的运动规律与系统的各项性能。
这是通过运动曲线与实验数据来展现的。
控制系统的两种研究方法互为补充，互为验证，两者缺一不可。
在控制系统的实验研究中，可以在实际物理系统上来进行，也可以通过物理装置模型来进行研究。
当前，由于控制系统的对象规模越来越大，对象结构越来越复杂，对象的种类越来越多，因此在控制系统的设计过程中，控制系统的仿真研究也就基本上取代了物理系统的实验研究。
一般只有到了控制系统设计的最后阶段——系统调试阶段，才有可能进行实际系统实验。
控制系统的仿真研究方法有两种，一种方法是模拟仿真方法，另一种方法是数字仿真。
在自动控制原理综合实验中，我们将分别采用数字仿真的基本原理和模拟仿真的基本原理，设计出合理的控制系统的仿真试验，为自动控制理论知识的进一步掌握和运用打下坚实的基础。
MATLAB
《控制工程基础》课程实验指导书实验一 Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；sqrtSquare rootSyntaxB = sqrt(X)DescriptionB = sqrt(X) returns the square root of each element of the array X. For the elements of X that are negative or complex, sqrt(X) produces complex results.RemarksSee sqrtm for the matrix square root.Examplessqrt((-2:2)')ans =0 + 1.4142i0 + 1.0000i1.00001.41422、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];求A^2*B解：输入命令：>> A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];>> A^2*B显示结果：ans =105 115229 251（2）矩阵除法已知A=[2 3 1;6 5 7;9 1 8];B=[2 0 0;0 1 0;0 0 3];A\B,A/B解：输入命令:>> A=[2 3 1;6 5 7;9 1 8];>> B=[2 0 0;0 1 0;0 0 3];>> A\B,A/B显示结果：ans =0.9167 -0.3194 0.66670.4167 0.0972 -0.3333-1.0833 0.3472 -0.3333ans =1.0000 3.0000 0.33333.0000 5.0000 2.33334.5000 1.0000 2.6667（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.', A'解：输入命令：>> A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];>> A.', A'显示结果：ans =5.0000 + 1.0000i 0 +6.0000i2.0000 - 1.0000i 4.00001.0000 9.0000 - 1.0000ians =5.0000 - 1.0000i 0 -6.0000i2.0000 + 1.0000i 4.00001.0000 9.0000 + 1.0000i（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[3 4 6;1 5 7;6 7 2];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列解：输入命令：>> A=[3 4 6;1 5 7;6 7 2];>> A(1:2,3)显示结果：ans =67输入命令：>> A=[3 4 6;1 5 7;6 7 2];>> A(2:3,1:3)显示结果：ans =1 5 76 7 2输入命令：>> magic(4)显示结果：ans =16 2 3 135 11 10 89 7 6 124 14 15 1输入命令：>> A=magic(4);>> A(:,1:3)显示结果：ans =16 2 35 11 109 7 64 14 153、多项式（1）求多项式42)(3--=x x x p 的根（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A 的特征多项式;求特征多项式中未知数为20时的值；把矩阵A 作为未知数代入到多项式中；解：（1）输入命令：>> p=[1 0 -2 -4];>> r=roots(p)显示结果：r =2.0000-1.0000 + 1.0000i-1.0000 - 1.0000i（2）输入命令：A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4]显示结果：A =1.2000 3.0000 5.0000 0.90005.0000 1.7000 5.00006.00003.0000 9.0000 0 1.00001.00002.00003.00004.0000输入命令：>> poly(A)显示结果：ans =1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500输入命令：>> polyval(ans,20)显示结果：ans =7.2778e+004输入命令：>> polyval(p,A)显示结果：ans =-4.6720 17.0000 111.0000 -5.0710111.0000 -2.4870 111.0000 200.000017.0000 707.0000 -4.0000 -5.0000-5.0000 0 17.0000 52.00004、 基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t ∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)， t ∈[0，2π] 解：（1）输入命令：>> t=0:pi/100:2*pi;>> plot(t,cos(t))显示结果如图：0123456-1-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.81t y y=cos(t)（2）输入命令：>> t=0:pi/100:2*pi;>> y1=plot(t,cos(t-0.25));>> hold on>> y2=plot(t,sin(t-0.5));显示结果如图：0123456-1-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.81t y y1=cos(t-0.25)y2=sin(t-0.5)5、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的y=20cos(t+pi/2)曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；解：输入命令：>> t=0:0.1:4*pi;y=20*cos(t+pi/2);>>plot(t,y)显示结果： 0123456789101112-20-15-10-55101520t y y=20*cos(t+pi/2)三、 实验报告要求：编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。
控制工程基础实验指导书
控制工程基础实验指导书目录实验一典型环节的电路模拟┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3 实验二二阶系统动态性能和稳定性分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6 实验三控制系统根轨迹分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈9 实验四控制系统的频率特性测量┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈10 实验五控制系统串联校正┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈14 附录一 ACCT-III自动控制原理实验箱简介┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈18 附录二软件界面及实验参考设置┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈21 附录三 MATLAB语言┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈25实验一 二阶系统动态性能和稳定性分析一、实验目的1．学习和掌握时域性能指标的测试方法。
2．研究二阶系统参数（ξ、ωn ）对系统动态性能和稳定性的影响。
二、实验设备1．ACCT-Ⅲ型自动控制理论实验箱 一台 2．方正电脑 一套 3．螺丝刀 一把三、实验原理及线路线性二阶系统的方块结构图如图1所示：其开环传递函数为1()(1)K G S S T S =+，10KK T =其闭环传递函数标准型为222()2n n nW s S S ωξωω=++,取如下二阶系统的模拟电路，图2中参数关系 图1 方块图图2 二阶系统模拟电路102,1R R C R n ==ξω，R0=100K 。
改变图2系统元件参数R1和电容C 大小，即可改变系统的ξ、ωn ， 由此来研究不同参数特征下的时域响应。
图3a 、图3b 、图3c 分别对应二阶系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼三种情况下的阶跃响应曲线：图3a 图3c图3b四、实验内容及步骤1．按图2电路图接线五、预习要求1．求出各种参数下系统的阶跃响应曲线及其动态品质指标。
2．拟定测量系统动态品质指标的方法。
3．如何保证系统为负反馈系统？（注意各运算放大器均使用反相输入端）若将负反馈改为正反馈或开断反馈回路，将是什么结果？4．如果运算放大器饱和，对实验结果会产生什么影响？如何保证和检查各运算放大器均工作在线性范围内？5．深入研究二阶系统有何意义？六、实验报告要求1．测量数据及曲线整理并与理论值比较。
《控制工程基础》实验指导书(8学时)
《控制工程基础》实验指导书机械与车辆学院2013实验一matlab软件使用一、实验目的1.掌握MATLAB软件使用的基本方法；2.熟悉MATLAB的数据表示、基本运算和程序控制语句；3.熟悉MATLAB程序设计的基本方法。
4.学习用MATLAB创建控制系统模型。
二、实验原理1.MATLAB的基本知识MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。
MATLAB具有卓越的数值计算能力，具有专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,与工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。
当MATLAB 程序启动时，一个叫做MATLAB 桌面的窗口出现了。
默认的MATLAB 桌面结构如下图所示。
在MATLAB 集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和用程序的许多编程工具。
在MATLAB 桌面上可以得到和访问的窗口主要有：命令窗口（The Command Window）:在命令窗口中，用户可以在命令行提示符(>>)后输入一系列的命令，回车之后执行这些命令，执行的命令也是在这个窗口中实现的。
命令历史窗口（The Command History Window）:用于记录用户在命令窗口(The Command Windows)，其顺序是按逆序排列的。
即最早的命令在排在最下面，最后的命令排在最上面。
这些命令会一直存在下去，直到它被人为删除。
双击这些命令可使它再次执行。
要在历史命令窗口删除一个或多个命令，可以先选择，然后单击右键，这时就有一个弹出菜单出现，选择Delete Section。
任务就完成了。
工作台窗口（Workspace）:工作空间是MATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间。
在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。
控制工程基础实验指导书31页word
实验教学指导书张永胜洪荣晶编机械与动力工程学院2019年2月目录概述 (2)第一章实验系统构成及说明 (4)第二章控制工程基础实验项目 (12)实验一典型环节的模拟研究 (12)实验二实验系统瞬态响应和稳定性 (20)实验三系统校正 (26)实验四控制系统的频率特性 (29)实验五典型非线性环节 (31)实验六非线性系统一 (37)实验七非线性系统二 (43)实验八状态反馈 (47)概述“控制工程基础”是自动化、自动控制、电气技术、精密仪器等专业教学中的一门重要专业基础课程。
为满足教学需要，我实验室采用性能优越的DVCC-ZK2自动控制教学实验系统。
该产品采用模块化结构，可灵活构造出各种形式和阶次的模拟环节和控制系统，具有二次开能力。
系统配置的连PC机软件具有许多独到的功能：同时支持汇语言和C语言的调试和运行；本实验系统还配置了功能强大的虚拟示波器，它可以取代常规的交直流数字仪表。
主要功能模块：1、核心控制部件：微处理器8088。
2、运算放大器共六个单元，可以自由组合成多级放大电路。
每个单元由运算放大器、输入回路6组电阻或电容，反馈回路7组电阻或电容组成。
3、低频信号发生器（斜波、阶跃、抛物线），信号宽度2MS～6S可调，幅值可调。
4、正弦波、方波发生器，频率范围0.2HZ～400HZ，幅值可调。
5、阶跃信号发生器：0V到+5V的跳跃，-5V到+5V的跳跃。
和其它单元组合使用，可以产生0~5V可调的阶跃信号，－5V～+5V可调的阶跃信号。
6、基准电压±5V。
7、采样/保持及单稳态电路。
8、非线形单元。
9、8位一路D/A数模转换器，输出模拟电压0～+5V、-5V～+5V。
10、8路8位A/D模数转换器，其中6路0～+5V，2路-5V～+5V。
11、模拟电压产生单元，0～+5V连续可调，－5V～+5V连续可调。
12、步进电机控制与驱动单元电路。
13、直流电机测速、调速单元。
14、温度测量、控制单元，测温范围0～200℃，电加热器用电热杯。
控制工程-实验指导书
《控制工程基础》实验指导书常熟理工学院机械工程系目录1.MATLAB时域分析实验 (2)2.MATLAB频域分析实验 (4)3. Matlab校正环节仿真实验 (8)4.附录：Matlab基础知识 (14)实验1 MATLAB 时域分析实验一、实验目的1． 利用MATLAB 进行时域分析。
要求：(1)计算连续系统的时域响应（单位脉冲输入，单位阶跃输入，任意输入）。
(2)根据系统的极点分析系统的稳定性。
2．掌握Matlab 系统分析函数impulse 、step 、lsim 、roots 、pzmap 的应用。
二、实验内容1．已知某高阶系统的传递函数为()265432220501584223309240100s s G s s s s s s s ++=++++++，试求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位速度响应和单位加速度响应。
MATLAB 计算程序 num=[2 20 50];den=[1 15 84 223 309 240 100]; t= (0: 0.1: 20); figure (1);impulse (num,den,t); %Impulse Response figure (2);step(num,den,t);%Step Response figure (3);u1=(t); %Ramp.Input hold on; plot(t,u1);lsim(num,den,u1,t); %Ramp. Response gtext(‘t’); igure (4);u2=(t*t/2);%Acce.Input hold on; plot(t,u2);lsim(num,den,u2,t);%Acce. Responsegtext(‘t*t/2’);2．已知某高阶系统的传递函数为()3287654327242423456789s s s G s s s s s s s s s +++=++++++++，试求该系统的极点并判断系统的稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《控制工程基础》实验指导书
机械工程与自动化学院
机械电子与自动化系
2009年10月
实验一传递函数的求取
实验名称：传递函数的求取
实验目的：掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。
准备知识：
求串联环节的传递函数：
求并联环节的传递函数：
求单位反馈控制系统的传递函数：
求闭环控制系统的传递函数：
多项式相乘：
实验内容：
1.特征多项式的建立与特征根的求取
2.传递函数零、极点的求取
3.求单位反馈系统的传递函数：
5.自行利用MATLAB命令求取以下系统传递函数及其零、极点，并依次记录下各命令及结果。
实验二 系统的时间响应分析
实验名称：系统的时间响应分析
实验目的：根据实验结果分析一阶惯性系统以及二阶系统的时间响应特征以及系统性
能与系统参数之间的关系。
常握Matlab 中二阶线性系统的时域性能指标的求法。
准备知识：
设输入x(t)，为输出为y(t)，仿真时间段为矩阵t 。
系统的传递函数用特征矩阵表示为：den
num
s G =)(
利用MATLAB 求取系统时间响应的函数有： 求取单位阶跃响应：),,(],,[t den num step t x y = 求取单位脉冲响应：),,(],,[t den num impulse t x y =
求取任意输入的时间响应：),,,(],,[t u den num lsim t x y = （注：u 表示输入列向量）
实验内容：
1.一阶系统时间响应的仿真
自行建立m 文件，程序如下，文件名为test00.m ，并运行程序，记录下时间响应曲 自行建立m 文件，程序如下，文件名为test01.m ，并运行程序，记录下时间响应曲线，比较两个系统的性能。
自行建立m 文件，程序如下，文件名为test02.m ，并运行程序，记录下时间响应曲线，比较系统取不同阻尼比时的性能。
3.自行编制程序
设单位反馈系统的开环传递函数为)
7(25
)(+=s s s G ，编写求系统闭环传递函数、系
统单位阶跃响应以及显示其响应曲线的程序。
4.任意输入时的时间响应
自行建立m 文件，程序如下，文件名为test03.m ，并运行程序，记录下系统的时间响应曲线。
5.某高阶系统的传递函数为()()
42864
2+++=s s s s G ，试利用MATLAB 编程求取系统的
单位阶跃响应，并利用主导极点简化系统，再求简化后系统的单位阶跃响应，记录下程序和响应曲线，比较简化前后系统响应曲线，有何结论？
6．二阶线性系统24
24
s s ++单位阶跃响应的时域性能指标。
7．二阶线性系统236
1236
s s ξ++，当0.1,0.4,0.7,1,2,3ξ=时，单位阶跃响应的Matlab 仿
真。
8．二阶线性系统222
n
n n
s s ωωω++，当0.5,1,1.35,10n ω=时，单位阶跃响应的Matlab 仿真。
、
实验三 控制系统频域特性分析
实验名称：控制系统频域特性分析
实验目的：加深理解频率特性的概念，掌握系统频率特性的测试原理及方法。
利用
MATLAB 作出开环系统的波特图，对控制系统特性进行分析。
准备知识：
MATLAB 为用户提供了专门用于绘制波特图的函数bode 常用格式：
bode (num,den)
或bode (num,den,w) 表示频率范围0～w 。
或bode (num,den,w1:p:w2) 绘出在w1～w2频率范围内，且以频率间隔p 均匀取样的波形。
举例：
系统开环传函为()1
2.01
2
++=s s s G 绘制波特图。
输入:
>> num= num=[1];den=[1,0.2,1];bode(num,den)
1.用Matlab 作Bode 图，系统开环传函为()1
4.01
2
++=
s s s G 。
2.控制系统如下图所示。
1264
(),()10.25(1)(10.5)
G s G s s s s s ==
+++，引入反馈校正2
8()12c s G s s
=
+，绘制系统的Bode 图。