自动控制原理
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《自动控制原理》MATLAB仿真
实验报告
学院：电气工程与信息工程学院
专业班级：13级自动化3班
姓名：郝泽鑫
学号：13220321
第三章线性系统的时域分析法一、教材第三章习题3.5
设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=
0.41 (0.6)
s
s s
+
+
(1)试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。
(2)忽略闭环零点的系统动态性能。
(1.1) 程序如下；
(1.2)系统响应曲线如图。
(2.1) 程序如下；
(2.2)系统响应曲线如图。
分析：忽略闭环零点后峰值时间减小，下图为忽略闭环零点前后系统响应曲线的比较
120,0.1ττ==120.1,0ττ=
=
二、教材第三章习题3.9
设控制系统如图所示，要求：
(1) 取
计算测速反馈校正系统的超调量、调节时间和速度误差；
(2) 取计算比例-微分校正系统的超调量、调节时间和速度误差。
(1.1)Simulink 接线图如下：
(1.2)系统响应曲线如下：
1.05p t s
=%35.1%σ= 3.54(2%)s t s =∆=(2.1)Simulink 接线图如下：
(2.1)系统响应曲线如下：
分析： (1) 测速反馈校正系统的超调量、调节时间和速度误差
峰值时间： 超调量： 调节时
间：
3.44(2%)
s t s =∆=%37.1%σ=0.94p t s
=()1t
H s K =+t K 35s =-t K t
K (2)比例-微分校正系统的超调量、调节时和速度误差。
峰值时间： 超调量： 调节时间： 三、教材第三章习题3.30
火星自主漫游车的导向控制系统结构图如图所示，该系统在漫游车的前后部都装
有一个导向轮，其反馈通道传递函数为
要求：(1)确定使系统稳定的 值范围
(2)当 为该系的一个闭环特征根时使计算 的取值，并计算另外两
个闭环特征根
(3)应用(2)求出的 值确定系统的单位阶跃响应
(1.1)Simulink 接线图如下：
(1.2)单位阶跃响应曲线如下：
(1.1)Simulink 接线图如下：
(1.2)响应曲线如下：
1100;0.05a K K ==五、英文讲义“Disk Read System ”
(1.1)Simulink 接线图如下：
(1.2)系统响应曲线如下：
00005σ<250s t ms ≤3510
ss d -≤
⨯结论：当时，系统性能满足
超调量 调节时间单位扰动最大响应 第四章 线性系统的根轨迹法
一、英文讲义4.5
(1.1)程序如下：
(1.2)零极点分布图和根轨迹曲线如下：
(2.1)程序如下：
(2.2)零极点分布图和根轨迹曲线如下：
()C G s K =()C G s (2)()(20)C K s G s s +=+i
P θ)*
()(1)(10)K G s s s s =++*2()()(10)(20)K s z G s s s s +=++*K *
()(1)( 3.5)(32)(32)K G s s s s s j s j =+++++
-
分析：时，由系统根轨迹曲线可知，系统处于不稳定状态，当改变
，使时，由系统根轨迹曲线可知系统由不稳定状态转
换成为条件稳定状态。
二、教材第四章习题4.5
设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试概略画出相应的闭环根轨迹图
( 要求算出起始角：
(1)确定
产生纯虚根的开环增益；
(2)确
定产生纯虚根为±j1的Z 值和值； (3)概略绘出的闭环根轨迹图( 要
求确定根轨迹的分离点、起始角和与虚轴的交点 )。
(1.1)程序如下：
(1.2)零极点分布图和根轨迹曲线如下：
(2.1)程序如下：
(2.2)零极点分布图和根轨迹曲线如下：
(3.1)程序如下：
方法一：
方法二：
(3.2)零极点分布图和根轨迹曲线如下：
*
2
(),()1(2)(5)
K G s H s s s s ==+
+
三、教材第四章习题4.10
设反馈控制系统中要求：
(1)概略绘出系统根轨迹图，并判断闭环系统的稳定性；
(2)如果改变反馈通路传递函数，使H(s)=1+2s ，试判断H(s)改变后的系统稳定性，
研究由于H(s)改变所产生的效应。
(1.1)程序如下：
(1.2)零极点分布图和根轨迹曲线如下：
()c G s ()
c G s 22,,20a t a K s
K s K s s
(2.1)程序如下：
(2.2)零极点分布图和根轨迹曲线如下：
分析：由于H(s)从1改变到1+2s ，使系统增加了一个负实零点，迫使系统根轨
迹向s 左半平面弯曲，从而改善了系统的稳定性。
四、教材第四章习题4.17
设控制系统如图所示，其中为改善系统性能而加入的校正装置。若
可以从三种传递函数中任选一种，你选择哪一种？为什么？
(1.1)程序如下：