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1、 自动控制原理及系统仿 真课程设计 学 号： 1030620227 姓 名： 斌 指导老师： 胡开明 学 院：机械与电子工程学院2013年11月 目录1、 设计要求.12、 设计报告的要求.13、 题目及要求.1（一）自动控制仿真训练.1（二）控制方法训练.19（三）控制系统的设计.234、 心得体会.275、 参考文献.28 自动控制原理及系统仿真课程设计一：设计要求：1、 完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。2、 自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关
2、的空话，若违规，则酌情扣分。3、 课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。4、 加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。二：设计报告的要求：1.理论分析与设计2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。3.设计中的心得体会及建议。三：题目及要求一）自动控制仿真训练1.已知两个传递函数分别为：在MATLAB中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示；MATLAB代码：num=1den=3 1G=tf(num,den)E F=
3、zero(G)A B C D=tf2ss(num,den)num=2den=3 1 0G=tf(num,den)E F=zero(G)A B C D=tf2ss(num,den)仿真结果：num =2den =3 1 0Transfer function: 2-3 s2 + s E = Empty matrix: 0-by-1 F = 0.6667 A =-0.3333 0 1.0000 0B= 1 0C = 0 0.6667D = 0num = 1den =3 1Transfer function: 1-3 s + 1E =Empty matrix: 0-by-1F =0.3333A = -
4、0.3333B =1C =0.3333D =0在MATLAB中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型。MATLAB代码：num1=1den1=3 1G1=tf(num1,den1)num2=2den2=3 1 0G2=tf(num2,den2)G3=G1*G2G4=G1+G2仿真结果：num1 =1den1 =3 1Transfer function: 1-3 s + 1 num2 =2 den2 = 3 1 0 Transfer function: 2 - 3 s2 + s Transfer function: 2-9 s3 + 6 s2 + s Transfer function:
5、3 s2 + 7 s + 2-9 s3 + 6 s2 + s 2. 系统的传递函数模型为，判断系统的稳定性。MATLAB代码：num=1 7 24 24den=1 10 35 50 24G=tf(num,den)p=eig(G)p1=pole(G)r=roots(den)仿真结果：num = 1 7 24 24den = 1 10 35 50 24Transfer function: s3 + 7 s2 + 24 s + 24-s4 + 10 s3 + 35 s2 + 50 s + 24p =-4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000p1=-4.0000 -3.0000 -
6、2.0000 -1.0000r =-4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.00003. 单位负反馈系统的开环传递函数为，绘制根轨迹图，并求出与实轴的分离点、与虚轴的交点及对应的增益。MATLAB代码：num=1den=conv(1 2.73 0,1 2 2)rlocus(num,den)axis(-8 8 -8 8)figure(2)r=rlocus(num,den);plot(r,-)axis(-8 8 -8 8)gtext(x)gtext(x)gtext(x)仿真结果：num =1den =1.0000 4.7300 7.4600 5.4600 04. 已知系统的开环传递函数
7、为，绘制系统的Bode图和Nyquist,并能够求出系统的幅值裕度和相角裕度。MATLAB代码：s=tf(s)G=5*(10*s+1)/(s*(s2+0.2*s+1)*(0.5*s+1)figure(1)bode(G)gridfigure(2)nyquist(G)gridaxis(-2 2 -5 5)仿真结果：Transfer function:sTransfer function: 50 s + 5-0.5 s4 + 1.1 s3 + 0.7 s2 + s5考虑如图所示的反馈控制系统的模型，各个模块为，用MATLAB语句分别得出开环和闭环系统的阶跃响应曲线。MATLAB代码：num=4den
8、=1 2 3 4G=tf(num,den)G0=feedback(G,1)step(G0)y,t=step(G0)plot(t,y)num=1 -3den=1 3G=tf(num,den)G0=feedback(G,1)step(G0)y,t=step(G0)plot(t,y)num=1den=0.01 1G=tf(num,den)G0=feedback(G,1)step(G0)y,t=step(G0)plot(t,y)num1=4den1=1 2 3 4G1=tf(num1,den1)num2=1 -3den2=1 3G2=tf(num2,den2)num3=1den3=0.01 1G3=t
9、f(num3,den3)G=G1*G2G0=feedback(G,G3)step(G0)y,t=step(G0)plot(t,y)figure(2)step(G)y,t=step(G)plot(t,y)仿真结果：num =4den =1 2 3 4Transfer function: 4-s3 + 2 s2 + 3 s + 4Transfer function: 4-s3 + 2 s2 + 3 s + 8 y =1.0e+024 *0-0.8394 2.3467 -3.8466 4.9206 -5.0901 3.9226t = 0 1.4293 2.8586 4.2879 5.7172 7.1
10、465 8.5758 . . 464.5216 465.9509 467.3802 468.8094num =1 -3den =1 Transfer function:s - 3-s + 3Transfer function:s - 3- 2 s y = 1.0e+004 *num =1den =0.0100 1.0000Transfer function: 1-0.01 s + 1Transfer function: 1-0.01 s + 2y =0t=0num1 =4den1 =1 2 3 4Transfer function: 4-s3 + 2 s2 + 3 s + 4num2 =1 -3den2 =1 3Transfer function:s - 3-s + 3num3 =1den3 =0.0100 1.0000Transfer function: 1-0.01 s + 1Transfer function: 4 s - 12-s4 + 5 s3
