matlab期末大作业
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MATLAB语言及控制系统仿真
期末大作业
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班级：K0312417
学号：K*********
日期：2014/10/18
大作业题目：
一、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)
10)(5(100)(++=
s s s K
s G ,K 分别取0.5
和3两种情况。
1、分别在MATLAB 命令窗口或Simulink 模型窗口，建立K 取不同值时控制系统的模型；
2、在第1问建立的模型基础上，要求分别在MATLAB 命令窗口或Simulink 模型窗口中绘制并观察该系统的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线和单位加速度响应曲线；（注意：要求将K 取不同值时系统的单位阶跃响应绘制在一张图中并进行必要的标注）
3、计算两种K 值所对应系统的时域性能指标（包括调节时间、上升时间、超调量、峰值时间）；
4、绘制系统的伯德图和奈奎斯特曲线；
5、判断当K 取7.8时系统的稳定性，如果不稳定，进行校正直到系统稳定为止。（提示：可使用rltool 工具）
要求：有详细的建模过程、绘图过程和分析过程，最后要求进行总结。
二、写一份800字左右的MATLAB 学习体会和总结。
一、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)
10)(5(100)(++=
s s s K
s G ,K 分别取0.5
1、分别在MATLAB 命令窗口或Simulink 模型窗口，建立K 取不同值时控制系统的模型；
根据题目，在simulink 中建立程序图，如图○
1，利用To workspace 将数据导入workspace 中，在cammond window 中用plot 函数画出两个不同增益的系统的阶
跃响应。如图○
2 命令窗口中的程序：plot(tout,Y,’r ’,tout ’Y2,’k ’)
图 ○1
时间（秒）
幅值
K=0.5
K=3
图 ○2
2、在第1问建立的模型基础上，要求分别在MATLAB命令窗口或Simulink模型窗口中绘制并观察该系统的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线和单位加速度响应曲线；（注意：要求将K取不同值时系统的单位阶跃响应绘制在一张图中并进行必要的标注）
根据题目：在1中所创建的程序图的基础下，对K=0.5的系统分别接入单位阶跃、单位斜坡和单位加速度输入。得到图○3.
图○3
运行仿真后在command window中键入：
plot(tout,Y,'r',tout,Y2,'b',tout,Y3,'k')
即可得到图○4，在图中标注横纵坐标以及曲线标注。
1
2
3
4
56
7
8
9
10
-50510152025
30354045时间（秒)
幅值
响应曲线
阶跃斜坡加速度
图 ○4
同样当K=3时，得到的程序图和响应图为图○
5、图○6。
图 ○5
-100
10
20
30
40
50
时间（秒）
幅值
响应曲线
图 ○6
3、计算两种K 值所对应系统的时域性能指标（包括调节时间、上升时间、超调量、峰值时间）；
根据题意：画出阶跃响应曲线后（现将K=0.5和3的画在同一张图中），利用移动鼠标的方法，找到各个时间对应的时间点。然后求出上升时间、调节时间、峰值时间和超调量。
图 ○7
012345678910
0.5
1
1.5
图 ○8
根据图○
7、图○8中的信息，算出上升时间：K=0.5时，1.5347 ；K=3时，0.2842 调节时间：K=0.5时，2.234；K=3时，2.853 峰值时间 K=0.5时，5.252；K=3时，0.6678 超调量 K=0.5时，0；K=3时，42.9%。
4、绘制系统的伯德图和奈奎斯特曲线；
根据所给的传递函数以及增益，在command window 中写入下面的程序：
>> G=zpk([],[0 -5 -10],50) G =
50 -------------- s (s+5) (s+10)
Continuous-time zero/pole/gain model.
>> nyquist(G) >> hold on
>> nyquist(6*G,'r:')
>> bode(G) >> hold on
>> bode(6*G,'r:')
运行程序，然后我们得到bode 图（图○
9）、nyquist 图（图○10）。 -150-100
-50
50
M a g n i t u d e (d B )
10
10
10
10
10
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/s)
图 ○9
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
图 ○10
5、判断当K取7.8时系统的稳定性，如果不稳定，进行校正直到系统稳定为止。（提示：可使用rltool工具）
根据题意：当K=7.8时，我们在simulink中建立程序图，在示波器中观察可知系统不稳定，程序图和阶跃响应图如下。
用To workspace将数据导入workspace中，然后画出校正前后的响应曲线。如图○11，可以看出在加入0.3*（1+0.23s）后系统由不稳定变得比较稳定。