《matlab仿真期末大作业》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab仿真期末大作业（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、MATLAB 仿真仿真期末大作业姓 名： XXXXX 班 级： XXXXX 学 号： 030941111 指导教师： XXXXXXX 20122012 春期末大作业春期末大作业题目：题目：设单位负反馈控制系统前向通道传递函数由串联，其中：)()(21sGsG和) 1(1)()(21sAsGsKsGA 表示自己学号最后一位数（可以是零） ，K 为开环增益。要求： （1）设 K=1 时，建立控制系统模型，并绘制阶跃响应曲线（用红色虚线， 并标注坐标和标题） ；求取时域性能指标，包括上升时间、超调量、调节时间、 峰值时间； （2）在第（1）问中，如果是在命令窗口绘制阶跃响应曲线，用 in1 或者 f
2、rom workspace 模块将命令窗口的阶跃响应数据导入 Simulink 模型窗口，用示 波器显示阶跃响应曲线；如果是在 Simulink 模型窗口绘制阶跃响应曲线，用 out1 或者 to workspace 模块将 Simulink 模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口 并绘制阶跃响应曲线。 （3）用编程法或者rltool法设计串联超前校正网络，要求系统在单位斜坡 输入信号作用时，速度误差系数小于等于0.1rad，开环系统截止频率，相角裕度大于等于45度，幅值裕度大于等于10dB。sradc/4 . 4 1、当 K=1 时，A=6 时代入得1212( )( )(1)G sG sss在命
3、令窗口中输入如下代码运行程序：num=2; den=1 1 0; sys=tf(num,den); sys1=feedback(sys,1);y1, t = step(sys1); plot(t, y1, r；); gtext(时间);gtext(幅值);gtext(单位阶跃响应) 得到单位阶跃响应图如下： 用游离鼠标法在图中测得相应的值：图 1 K=1 时系统的阶跃响应曲线 从上图中可以看出当响应上升到终值 1 的 10%所用时间为：0.327s 当响应上升到终值 1 的 90%所用时间为:0.628s 响应超过其终值到达第一个峰值时间为：1s 响应保持在终值5%内最短时间为：7.24s 因
4、此可以求出： 超调量：(2.33-2)/1100%=33% 上升时间：0.628-0.327=0.301s 调节时间：7024 峰值时间：1 s2、在 Simulink 中画图：Scope11 In1新建 Simulink 窗口，在新建窗口中建立如图 1 所示的模型，运行仿真即可。Scopet,y1From Workspace(a) From WorkSpace 模块 (b) In1 WorkSpace 模块图 2 系统模型当用 From WorkSpace 模块导入数据时，要将该模块属性中的 Data 选项改为 WorkSpace 中的相关参数名，本实验中设置为t, y1，并且将窗口菜单中的
5、Simulation - Configuration Parameters 对话框中的 Input 选项不勾选；当用 In1 WorkSpace 模块导入数据时，只需将窗口菜单中的 Simulation - Configuration Parameters 对话框中的 Input 选项中内容设置为命令窗口中对应数据即可，本实验为t, y1。并且时间设置要和命令窗口中的要一样。通过命令窗口和利用 From WorkSpace 模块或 In1 WorkSpace 模块导入数据到 Simulink 窗口得到的曲线如图 3 所示。Simulink 模型窗口 图 3 K=1 时系统的阶跃响应曲线3、单位
6、负反馈系统的开环传递函数为，编程实现超122( )( )( )(1)KG sG sG ss s前校正网络的设计。计算串联超前校正环节参数的子函数 matlab 程序代码如下：function Gc=wangjz(G,kc,yPm) G=tf(G);%G为校正前系统开环传递函数 mag,pha,w=bode(G*kc);%求取校正前开环系统伯德图 Mag=20*log10(mag); Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(G*kc); phi=(yPm-Pm)*pi/180;alpha=(1+sin(phi)/(1-sin(phi); Mn=-10*log10(alpha); Wcgn=sp
7、line(Mag,w,Mn) T=1/Wcgn/sqrt(alpha); Tz=alpha*T; Gc=tf(Tz 1,T 1); 主函数的 matlab 程序代码如下： num=2; den=conv(1 0,1 1); G=tf(num,den); kc=5; yPm=45+12; Gc=wangjz(G,kc,yPm) G=G*kc; GGc=G*Gc; Gy_close=feedback(G,1) Gx_close=feedback(GGc,1) bode(G,r); hold on; bode(GGc,b); grid;gtext(校正前);gtext(校正后);gtext(校正前)
8、;gtext(校正后); title(校正前后系统的伯德图);为以上两部分程序建立两个 M 文件，运行主程序后，得到校正环节的传递函数为。0.4636 s 1 0.1053 s 1 得到校正前后系统的 Bode 图，如下图所示：三、实验分析与结果三、实验分析与结果1、对于系统的建模与求取阶跃响应曲线比较容易。对于时域性能指标的求取是通过各个性能指标的定义来求的，这在程序当中体现得很明显。2、在命令窗口建模之后，将数据导入到 Simulink 当中，利用 Simulink 当中的示波器观察波形是否与命令窗口得出的波形一致，结果显示，两者的波形是一致的，说明数据导入成功。3、首先调整开环增益。因为
9、1( )0.12eK 故可取，则待校正系统开环传递函数为15Krad 210 0(1)(1)KsGs ss s上式代表最小相位系统。下面计算超前网络参数：取，通过校正前系统的伯德图可找出，于sradm4 . 4 -6.09dBcL是求得。因此，超前网络传递函数为4.060.2247aTs， 10.91234.0610.2247ssGcs为了补偿无源超前网络产生的增益衰减，放大器的增益需提高 2 倍，否则不能保证稳态误差要求。超前网络参数确定后，已校正系统的开环传递函数为 100 10.9123 1201 10.2247ssssssGGGGGccs ss根据运行结果可得到校正前系统的相角裕度为 5.56dB，校正后系统的相角裕度为 52.5dB45dB，而且由 margin 函数知校正后系统的幅值裕度为无穷大，因为其对数相频特性不可能以有限值与线相交。此时，全部性能指标都满足180题目要求。
