控制工程基础 Matlab实验报告
《控制工程基础》课程实验报告学院：机械与车辆学院专业班级：姓名：学号：指导教师：时间：实验一MATLAB应用基础实验二控制系统的数学模型建立实验三控制系统的分析与校正中国·珠海实验一MATLAB在控制系统中的应用一、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3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找函数名的使用方法。
如sqrt（开方）函数，roots，bode，step，tf函数等2、矩阵运算（1）矩阵的乘法A=[1 2 3;3 4 5 ]; B=[7 3 6;4 3 8]A.*Bans =7 6 1812 12 40（2）矩阵的转置及共轭转置A=[3-i,8+i,2;4,5*i,5+i]A =ans =3.0000 - 1.0000i 8.0000 + 1.0000i 2.00004.0000 0 +5.0000i 5.0000 + 1.0000i>> A'ans =3.0000 + 1.0000i4.00008.0000 - 1.0000i 0 - 5.0000i2.0000 5.0000 - 1.0000i（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[4 2 3 4;7 5 6 7;7 8 9 2];求A中第4列前2个元素；A中所有列第1，2行的元素；方括号[]用magic函数生成一个5阶魔术矩阵，删除该矩阵的第五列解：>> A=[4 2 3 4;7 5 6 7;7 8 9 2]A =4 2 3 47 5 6 77 8 9 2A(1:2,4)ans =47A(1:2,:)ans =4 2 3 47 5 6 7M=magic(5)M =17 24 1 8 1523 5 7 14 164 6 13 20 2210 12 19 21 311 18 25 2 9>> sum(M)ans =65 65 65 65 65>> M(:,1:4)ans =17 24 1 823 5 7 144 6 13 2010 12 19 2111 18 25 23、多项式（1）求多项式p (x ) = x ^4−3x^2 +x+1的根解：>> p=[1 0 -2 -4]p =1 0 -2 -4>> roots(p)ans =2.0000-1.0000 + 1.0000i-1.0000 - 1.0000i4.已知A=[0.2 7 3 1.9;5 1.7 5 6;4 9 0 9;3 2 7 3] ，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：>> A=[0.2 7 3 1.9;5 1.7 5 6;4 9 0 9;3 2 7 3]A =0.2000 7.0000 3.0000 1.90005.0000 1.7000 5.00006.00004.0000 9.0000 0 9.00003.0000 2.0000 7.0000 3.0000 >> poly(A)ans =1.0000 -4.9000 -166.6600 -586.0300 91.1200>> polyval(ans,10)ans =-1.7335e+0044、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=sin(t)’，t∈[0，2π]解：>> t=0:pi/100:2*pi;>> y=sin(t)’>> plot(t,y)在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-1.5)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]解：t=0:pi/100:2*pi;>> y1=sin(t-1.5);y2=cos(t-0.5);>> plot(t,y1,t,y2)实验二控制系统的数学模型建立一、实验目的1、掌握建立控制系统模型的函数及方法；2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数；3、掌握典型系统模型的生成方法。
二、实验内容：1. 控制系统模型系统的模型为G(S)=2(2S+1)(S^2+6)/S(2S+1)^3(S^3+S^2+1)试建立系统的传递函数模型。
输入命令：>> num=conv([2 1],[1 0 6])显示结果num =2 1 12 6输入命令>> den=conv(conv(conv(conv([1 0],[2 1]),[2 1] ),[2 1]),[1 1 0 1]) 显示结果den =8 20 18 15 13 6 1 0输入命令>> tf(num,den)显示结果Transfer function:2 s^3 + s^2 + 12 s + 6-----------------------------------------------------8 s^7 + 20 s^6 + 18 s^5 + 15 s^4 + 13 s^3 + 6 s^2 + s2. 控制系统模型的转换将模型转换为零极点模型解输入命令：>> zpk(tf(num,den) )>> zpk(tf(num,den) )显示结果Zero/pole/gain:0.25 (s+0.5) (s^2 + 6)----------------------------------------------s (s+1.466) (s+0.5)^3 (s^2 - 0.4656s + 0.6823)3. 典型系统的生成：典型二阶系统3.1 试建立 4 0.2时系统的传递函数模型。
解：输入命令：>> num=16显示结果num =16输入命令：>> den=[1 1.6 16]显示结果den = 1.0000 1.6000 16.0000输入命令>> tf(num,den)显示结果Transfer function:16----------------s^2 + 1.6 s + 16实验三控制系统的分析一、实验目的1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析3、控制系统的稳定性分析（routh判据和求根法）4、熟悉控制系统模型的连接方法，仿真分析二、实验内容1、时域分析1.1、某系统的开环传递函数为10s + 20G(s)= ---------------------------s^4 + 8 s^3 + 40 s^2 + 30 s试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量。
>> sys=tf([10 20],[1 8 40 40 20])Transfer function: 10 s + 20-------------------------------- s^4 + 8 s^3 + 40 s^2 + 40 s + 20>> step(sys)Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0.20.40.60.811.21.41.2在MATLAB 环境中求系统的时域响应如下图。
输入下面的命令： >> num=[289]; den=[1 13.6, 289]; step(num,den)（1）试解释以上命令的含义，求出系统的传递函数；（2）根据传递函数确定系统的2个参数 和 n w ；（3）结合以下响应图形，指出二阶系统时域分析主要性能指标？ 作图直观求解本系统的稳态值、超调量和调整时间。
解：（1）命令含义：系统传递函数分子、分母的代数表达式，step 为求阶跃响应，系统的闭环传递函数为: 289G(s)=----------------------s^2 + 13.6s + 289(2) 根据传递函数得 =0.4, n w =17(3) 二阶系统时域分析主要性能指标:上升时间、峰值时间、调整时间；超调量，调整次数等。
稳态值为：1超调量为：0.25 （峰值时间为0.2s ） 调整时间为0.92sTime (sec)A m p l i t u d e00.20.40.60.81 1.22、频域分析典型二阶系统传递函数为：绘制当ζ=0.4,ωn取2、4、6、8、10、12时的伯德图。
>> sys=tf([4],[1 1.6 4])Transfer function:4---------------s^2 + 1.6 s + 4>> bode(sys)>> hold on>> sys=tf([36],[1 4.8 36])Transfer function:36----------------s^2 + 4.8 s + 36>> bode(sys)>> hold on>> sys=tf([100],[1 8 100])Transfer function:100----------------s^2 + 8 s + 100>> bode(sys)>> hold on-150-100-5050M a g n i t u d e (d B)1010101010-180-135-90-450P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)3、稳定性分析已知闭环系统的传递函数为：4s^4 + 2 s^3 + 10 s^2 + 5 s + 10G(s)=-----------------------------------------s^5 + s^4 + 8 s^3 + 40 s^2 + 30 s判断系统的稳定性，并给出不稳定极点。
解：>> sys=tf([4 2 10 5 10],[ 1 1 8 40 30])Transfer function:4 s^4 + 2 s^3 + 10 s^2 +5 s + 10 --------------------------------- s^4 + s^3 + 8 s^2 + 40 s + 30>> roots([ 1 1 8 40 30])ans =1.1658 + 3.4923i1.1658 - 3.4923i-2.4153-0.9163说明系统不稳定，且不稳定极点为1.1658 + 3.4923i和1.1658 - 3.4923i4、系统仿真分析4.1 SISO系统的传递框所示，对系统进行仿真，求系统的动态响应解：输入命令：simulink，在新打开的窗口中选择File- ->New- ->Model在untitled窗口中绘制图形如下：num=[1 10 5 8]Ben= [1 10 10 5 16]Gain4.2 某一系统由四个典型环节组成，如图所示，求输出量y的动态响应。
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告一、实验目的：1.学习并掌握MATLAB软件的基本使用方法；2.了解机械工程控制的基本概念和理论知识；3.分析并设计机械工程控制系统的仿真模型。
二、实验内容：1.使用MATLAB软件绘制机械工程控制系统的block图；2.使用MATLAB软件进行机械工程控制系统的数学建模和仿真；3.使用MATLAB软件对机械工程控制系统进行性能分析和优化设计。
三、实验步骤：1.打开MATLAB软件，并创建一个新的m文件；2.根据机械工程控制系统的控制原理，绘制系统的block图；3.根据系统的block图，使用MATLAB软件进行数学建模，并编写相应的代码；4.对机械工程控制系统进行仿真，并分析仿真结果；5.根据仿真结果，优化系统参数，并重新进行仿真。
四、实验结果分析：通过对实验步骤的操作，我们得到了机械工程控制系统的仿真结果。
根据仿真结果，我们可以对系统的性能进行分析和评估。
通过与系统要求相比较，可以发现系统存在响应速度较慢、稳态误差较大等问题。
在实验中，我们根据分析结果对系统进行了优化设计，并重新进行了仿真。
优化设计的目标是改善系统的性能，使其更接近于理想的控制效果。
通过对系统的参数进行调整和调节，我们成功地改善了系统的性能。
五、实验总结：通过本次实验，我们学习了MATLAB软件的基本使用方法，并了解了机械工程控制的基本概念和理论知识。
我们通过对机械工程控制系统的仿真，实现了对系统性能的分析和优化设计。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，例如如何选择合适的参数和调节控制量等。
通过查阅相关资料和与同学的交流讨论，我们成功地解决了这些问题，同时加深了对机械工程控制的理解。
通过本次实验，我们不仅掌握了MATLAB软件的基本使用方法，还加深了对机械工程控制的理解。
这对我们今后从事相关工作和开展相关研究都具有重要的指导和帮助作用。
（最新版）MATLAB实验报告
（最新版）MATLAB实验报告实验一典型环节的MATLAB仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink 仿真环境常规模板。
3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。
以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：1）进入线性系统模块库，构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2）改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。
3）建立其它传递函数模块。
按照上述方法，在不同的simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。
例：比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4）选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”，将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。
5）选择输出方式。
用鼠标点击simulink下的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。
《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单(实验三)
红河学院工学院实验报告单《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单课程名称：《机械工程控制基础》实验姓名：日期：成绩：年级专业：2011级机械工程学号：实验场地：任美福楼222实验三：二阶线性系统时域性能指标的Matlab仿真实验一、实验内容。
1、二阶线性系统2424s s++单位阶跃响应的时域性能指标。
2、二阶线性系统236 1236s sξ++，当0.1,0.4,0.7,1,2,3ξ=时，单位阶跃响应的Matlab仿真。
3、二阶线性系统222nn ns sωωω++，当0.5,1,1.5,3,5,10nω=时，单位阶跃响应的Matlab仿真。
二、实验目的。
1、熟悉Matlab操作；2、常握Matlab中二阶线性系统的时域性能指标的求法。
3、常握Matlab中二阶线性系统无阻屁固有频率不变，阻尼比变化时对单位阶跃响应的影响，以及阻尼比不变时，无阻尼固有频率变化时对单位阶跃响应的影响。
三、相关Matlab仿真程序与仿真图形。
四、根据实验结果，讨论：（1）当二阶线性系统无阻尼固有频率不变时，阻尼ω比ξ对调节时间的影响；（2）当二阶线性系统阻尼比不变时，无阻尼固有频率n 对调节时间的影响；附件：程序1 二阶线性系统2848s s ++单位阶跃响应的时域性能指标。
clearnum=[8];den=[1 4 8];disp('二阶系统传递函数') %运行结果显示“二阶系统传递函数”这样的字样。
disp是一命令。
Gs=tf(num,den)disp('无阻尼固有频率与阻尼比')[Wn Xita ]=damp(Gs) %damp 是一个命令，用于求取传递函数的无阻尼固有频率、阻尼比、极点。
Wn 是一变量符号，表示无阻尼固有频率n ω，Xita 一变量符号，表示阻尼比ξ。
Wn=Wn(1) %取无阻尼固有频率。
Xita= Xita(1) %取阻尼比disp('二阶系统性能指标如下')tr=(pi-atan(sqrt(1-Xita^2)/ Xita))/Wn/sqrt(1-Xita^2) %上升时间tp=pi/Wn/sqrt(1-Xita^2) %峰值时间ts= 3.5/Xita/Wn %调整时间Mp= exp(-pi*Xita/sqrt(1-Xita^2))*100 %最大超调量程序2 二阶线性系统2641664s s ξ++，当0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,2.0ξ=时，单位阶跃响应的Matlab 仿真。
控制工程实训课程学习总结基于MATLAB的系统建模与仿真实验报告
控制工程实训课程学习总结基于MATLAB 的系统建模与仿真实验报告摘要：本报告以控制工程实训课程学习为背景，基于MATLAB软件进行系统建模与仿真实验。
通过对实验过程的总结，详细阐述了系统建模与仿真的步骤及关键技巧，并结合实际案例进行了实验验证。
本次实训课程的学习使我深入理解了控制工程的基础理论，并掌握了利用MATLAB进行系统建模与仿真的方法。
1. 引言控制工程是一门应用广泛的学科，具有重要的理论和实践意义。
在控制工程实训课程中，学生通过实验来加深对控制系统的理解，并运用所学知识进行系统建模与仿真。
本次实训课程主要基于MATLAB软件进行，本文将对实验过程进行总结与报告。
2. 系统建模与仿真步骤2.1 确定系统模型在进行系统建模与仿真实验之前，首先需要确定系统的数学模型。
根据实际问题，可以选择线性或非线性模型，并利用控制理论进行建模。
在这个步骤中，需要深入理解系统的特性与工作原理，并将其用数学方程表示出来。
2.2 参数识别与估计参数识别与估计是系统建模的关键，它的准确性直接影响到后续仿真结果的可靠性。
通过实际实验数据，利用系统辨识方法对系统的未知参数进行估计。
在MATLAB中，可以使用系统辨识工具包来进行参数辨识。
2.3 选择仿真方法系统建模与仿真中，需要选择合适的仿真方法。
在部分情况下，可以使用传统的数值积分方法进行仿真；而在其他复杂的系统中，可以采用基于物理原理的仿真方法，如基于有限元法或多体动力学仿真等。
2.4 仿真结果分析仿真结果的分析能够直观地反映系统的动态响应特性。
在仿真过程中，需对系统的稳态误差、动态响应、鲁棒性等进行综合分析与评价。
通过与理论期望值的比较，可以对系统的性能进行评估，并进行进一步的优化设计。
3. 实验案例及仿真验证以PID控制器为例，说明系统建模与仿真的步骤。
首先，根据PID控制器的原理以及被控对象的特性，建立数学模型。
然后，通过实际实验数据对PID参数进行辨识和估计。
MATLAB实验报告1
MATLAB 控制工程理论基础实验报告实验一基于MATLAB 的系统被控对象的建立与转换【实验目的】1．了解MATLAB 软件的基本特点和功能；2．掌握线性系统被控对象传递函数数学模型在MATLAB 环境下的表示方法及转换；3．掌握多环节串联、并联、反馈连接时整体传递函数的求取方法； 4． 掌握在SIMULINK 环境下系统结构图的形成方法及整体传递函数的求取方法；5．了解在MATLAB 环境下求取系统的输出时域表达式的方法。
【实验原理】一、被控对象模型的建立在线性系统理论中，一般常用的描述系统的数学模型形式有： （1）传递函数模型——有理多项式分式表达式 （2）传递函数模型——零极点增益表达式 （3）状态空间模型（系统的内部模型）这些模型之间都有着内在的联系，可以相互进行转换。
1、传递函数模型——有理多项式分式表达式 设系统的传递函数模型为1110111......)()()(a s a s a s a b s b s b s b s R s C s G n n n n m m m m ++++++++==----对线性定常系统，式中s 的系数均为常数，且a n 不等于零。
这时系统在MATLAB 中可以方便地由分子和分母各项系数构成的两个向量唯一地确定，这两个向量常用num 和den 表示。
num=[b m ,b m-1,…,b 1,b 0] den=[a n ,a n-1,…,a 1,a 0] 二、不同形式模型之间的相互转换不同形式之间模型转换的函数：（1）tf2zp ：多项式传递函数模型转换为零极点增益模型。
格式为：[z,p,k]=tf2zp(num,den)（2）zp2tf ：零极点增益模型转换为多项式传递函数模型。
格式为：[num,den]=zp2tf(z,p,k)（3）ss2tf ：状态空间模型转换为多项式传递函数模型。
格式为：[num,den]=ss2tf(a,b,c,d)（4）tf2ss: 多项式传递函数模型转换为状态空间模型。
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 典型环节的MATLAB 仿真 一、实验目的1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验内容① 比例环节1)(1=s G 和2)(1=s G ；Simulink 图形实现：示波器显示结果：② 惯性环节11)(1+=s s G 和15.01)(2+=s s GSimulink 图形实现：示波器显示结果：③ 积分环节s s G 1)(1Simulink 图形实现：示波器显示结果：④ 微分环节s s G )(1Simulink 图形实现：波器显示结果：⑤ 比例+微分环节（PD ）2)(1+=s s G 和1)(2+=s s G1）、G1（s ）=s+2Simulink 图形实现：示波器显示结果：2）、G2（s）=s+1 Simulink图形实现：示波器显示结果：⑥ 比例+积分环节（PI ）s s G 11)(1+=和s s G 211)(2+=1）、G1（1）=1+1/sSimulink 图形实现：示波器显示结果：2）G2（s）=1+1/2s Simulink图形实现：示波器显示结果：三、心得体会通过这次实验我学到了很多，对课本内容加深了理解，熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法，加深对各典型环节响应曲线的理解，这为对课程的学习打下了一定基础。
实验二线性系统时域响应分析一、实验目的1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。
2．通过响应曲线观测特征参量ζ和nω对二阶系统性能的影响。
3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、实验内容1．观察函数step( )的调用格式，假设系统的传递函数模型为243237()4641s s G s s s s s ++=++++绘制出系统的阶跃响应曲线？2．对典型二阶系统222()2n n n G s s s ωζωω=++1）分别绘出2(/)n rad s ω=，ζ分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数ζ对系统的影响，并计算ζ=0.25时的时域性能指标,,,,p r p s ss t t t e σ。
《机械工程控制基础》MATLAB分析与设计_仿真实验报告
《机械工程控制基础》MATLAB分析与设计仿真实验报告《机械工程控制基础》MATLAB 分析与设计仿真实验任务书（2014）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MA TLAB 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∙ 对教材第三章习题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；∙ 对教材第三章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析，说明不同控制器的作用；∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第三章习题3-30，并对结果进行分析；∙ 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=a K 时，试采用微分反馈控制方法，并通过控制器参数的优化，使系统性能满足%5%,σ<3250,510s ss t ms d -≤<⨯等指标。
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MA TLAB 绘制教材第四章习题4-5；∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-10及4-17，并对结果进行分析；∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-23，并对结果进行分析。
3）第五章 线性系统的频域分析法∙ 利用MA TLAB 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MA TLAB 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；∙ 利用MA TLAB 完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证；∙ 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，试采用PD 控制并优化控制器参数，使系统性能满足给定的设计指标ms t s 150%,5%<<σ。
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告实验报告：MATLAB与控制系统仿真引言在现代控制工程领域中，仿真是一种重要的评估和调试工具。
通过仿真技术，可以更加准确地分析和预测控制系统的行为和性能，从而优化系统设计和改进控制策略。
MATLAB是一种强大的数值计算软件，广泛应用于控制系统仿真。
实验目的本实验旨在掌握MATLAB在控制系统仿真中的应用，通过实践了解控制系统的建模与仿真方法，并分析系统的稳定性和性能指标。
实验内容1.建立系统模型首先，根据控制系统的实际情况，建立系统的数学模型。
通常，控制系统可以利用线性方程或差分方程进行建模。
本次实验以一个二阶控制系统为例，其传递函数为：G(s) = K / [s^2 + 2ζω_ns + ω_n^2]，其中，K表示放大比例，ζ表示阻尼比，ω_n表示自然频率。
2.进行系统仿真利用MATLAB软件，通过编写代码实现控制系统的仿真。
可以利用MATLAB提供的函数来定义传递函数，并通过调整参数来模拟不同的系统行为。
例如，可以利用step函数绘制控制系统的阶跃响应图像，或利用impulse函数绘制脉冲响应图像。
3.分析系统的稳定性与性能在仿真过程中，可以通过调整控制系统的参数来分析系统的稳定性和性能。
例如，可以改变放大比例K来观察系统的超调量和调整时间的变化。
通过观察控制系统的响应曲线，可以判断系统的稳定性，并计算出性能指标，如超调量、调整时间和稳态误差等。
实验结果与分析通过MATLAB的仿真，我们得到了控制系统的阶跃响应图像和脉冲响应图像。
通过观察阶跃响应曲线，我们可以得到控制系统的超调量和调整时间。
通过改变放大比例K的值，我们可以观察到超调量的变化趋势。
同时，通过观察脉冲响应曲线，我们还可以得到控制系统的稳态误差，并判断系统的稳定性。
根据实验结果分析，我们可以得出以下结论：1.控制系统的超调量随着放大比例K的增大而增大，但当K超过一定值后，超调量开始减小。
2.控制系统的调整时间随着放大比例K的增大而减小，即系统的响应速度加快。
控制工程基础实验报告讲解
控制工程基础实验报告北京工业大学机电学院指导教师：初红艳学号：姓名：一．实验目的本实验中，学生使用MATLAB 语言进行控制系统的分析，可以达到以下目的： （1）通过MATLAB 的分析，掌握控制系统的时域瞬态响应、频率特性，根据时域性能指标、频域性能指标评价控制系统的性能，根据系统频率特性进行稳定性分析，了解对系统进行校正的方法，从而进一步巩固、加深对课堂内容的掌握，加强对控制工程基础知识的掌握。
（2）熟悉MATLAB 的控制系统图形输入与仿真工具SIMULINK ，能够对一些框图进行仿真或线性分析，使一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
（3）通过本实验，使学生掌握进行控制系统计算机辅助分析的方法，学会利用MATLAB 语言进行复杂的实际系统的分析、校正与设计，具备解决工程实际问题的能力。
二．实验内容控制系统方块图如图1所式。
这是一个电压—转角位置随动系统，系统的功能是用电压量去控制一个设备的转角，给定值大，输出转角也就成比例地增大。
图1 系统方块图 图中，)(1s G 为前置放大及校正网络传递函数K 2为功率放大器放大倍数，102=K K 3为电动机传递系数，s V rad K ⋅=/83.23 T M 为电动机机电时间常数，s T M 1.0= T a 为电动机电磁时间常数，ms T a 4= K c 为测速传递系数，rad s V K c /15.1⋅=β 为测速反馈分压系数，1=βK a 为主反馈电位计传递系数，rad V K a /7.4= U i 为输入电压U b 为反馈电压 U i 2为速度环输入电压 U c 为测速机电压 U D 为电动机电压n 为电动机转速取1=β三、实验报告1.对于二阶系统：1)(23++=s s G Ts T T KMaM，a M MaM T T T T T 21n ==ζω其阶跃响应和单位脉冲响应分别如图1-1、1-2所示：MATLAB 语言为： >>num=[2.83]num =2.8300>> den=[0.0004,0.1,1]den =0.0004 0.1000 1.0000>> sys=tf(num,den) sys =2.83 ---------------------- 0.0004 s^2 + 0.1 s + 1Continuous -time transfer function.>> step(sys)>> impulse(sys)图1-1图1-2此时阻尼比为2.5，由其阶跃响应可知其稳态值为2.83，为过阻尼状态，瞬态响应指标如上图所示；在无阻尼自振角频率不变时，通过简单计算得出如下的结论：M a M n T T T 25===ζω,0004.0,50调整TM=0.01，Ta=0.04,使得系统处于欠阻尼状态，0.25=ξ,其阶跃响应与单位脉冲响应1-3、1-4；MATLAB 语言如下：>>num=[2.83]num =2.8300>> den=[0.0004,0.01,1]den =0.0004 0.0100 1.0000>> sys=tf(num,den) sys =2.83 -----------------------0.0004 s^2 + 0.01 s + 1Continuous -time transfer function.>> step(sys) >> impulse(sys)其瞬态响应指标在下图中标出;图1-3图1-4调整TM=0.04，Ta=0.01,使得系统处于临界阻尼状态，其阶跃响应与单位脉冲响应如图1-5、1-6所示；MATLAB语言如下：>>num=[2.83]num =2.8300>> den=[0.0004,0.04,1]den =0.0004 0.0400 1.0000>> sys=tf(num,den)sys =2.83-----------------------0.0004 s^2 + 0.04 s + 1Continuous-time transfer function.>> step(sys)>> impulse(sys图1-5图1-6由以上当TM=0.1，Ta=0.0004，系统处于过阻尼状态，其阶跃响应与单位脉冲响应见图1-1、1-2所示：分析：由以上响应曲线和响应指标可知，过阻尼与临界阻尼无超调、无振荡，而欠阻尼有超调和振荡，过阻尼达到平衡状态所需的时间比临界阻尼和过阻尼都要长。
实验一 Matlab基本控制指令的应用实验报告
实验一 Matlab 基本控制指令的应用实验报告1．实验的目的和要求1）了解MATLAB 的工作环境、常用交互界面与常用指令及其调用格式；2）掌握控制实验中常用的MATLAB 指令。
2．实验原理1）控制系统在matlab 中的描述传递函数的形式描述系统11211121)(+-+-+++++++=n n n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s G 在matlab 中，用num=[b1,b2,…,bm,bm1]和den=[a1,a2,…,an,an1]分别表示分子和分母多项式系数，然后利用sys=tf(num,den)语句就可以表示这个系统。
其中tf()代表传递函数的形式描述系统，还可以用零极点形式来描述，语句为sys1=zpk(sys)，而且传递函数形式和零极点形式之间可以相互转化，语句为：[z,p,k] = tf2zp(num,den)[num,den] = zp2tf(z,p,k)当传递函数复杂时，应用多项式乘法函数conv()等实现。
例如den1=[1,2,2]den2=[2,3,3,2]den=conv(den1,den2)G 1=tf(num1,den1)；G 2=tf(num2,den2)，当串联、反馈连接结构时：⑴ 串联时：G=G 1*G 2或G=series(G 1,G 2)⑵ 串联加反馈时：sign=-1→正反馈，sign=1→负反馈G=feedback(G 1,G 2,sign)2）simulink 方式⑴ 输入“simulink ”，在菜单中new →model 打开。
⑵ 把所需框图拖入新建model 中。
⑶ 完成连接后，在工具栏中点击“运行图标（▲）”后，双击“输出”（scope ）即可显示。
3．需用的仪器计算机、Matlab 编程软件4．实验内容和步骤1）已知传函C(s)/R(s)=(2s 4+3s 3+6s 2+10s+24)/[(s 4+8s 3+20s 2+30s+12)(s+1)]，利用MATLAB 求：当单位脉冲、阶跃、斜坡信号输入时系统的响应曲线。