《自动控制理论实验报告仿真部分四、五》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制理论实验报告仿真部分四、五（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、自动控制理论实验自动控制理论实验实验四实验四 SimulinkSimulink 分析系统时域响分析系统时域响应应班班学号：学号：实验四实验四 Simulink 分析系统时域响应分析系统时域响应一、一、 实验目的实验目的1、学习使用 Simulink 搭建系统模型的方法； 2、学习使用 Simulink 进行系统仿真并进行调试。二、二、 实验设备实验设备Pc 机一台，MATLAB 软件。三、实验举例三、实验举例已知单位反馈系统的开环传递函数为：)32)(1(10)()(ssssHsG求：系统在输入 时的稳态误差 解： 1、理论计算在时作用下，1)(tr )32)(1(10lim)(lim 00s
2、sssGk ssp010psspkre在时作用下，ttr2)(310 )32)(1(10lim)(lim 00 sssssGsk ssv6 . 010320vsspkre则系统在两个信号同时作用下的稳态误差为6 . 0ssvsspee2、仿真验证 1） 、运行 MATLAB,键入 Simulink 回车，出现 Simulink library Browser 界面，打开 file New Model出现新建模型窗口。 2） 、在窗口左边选 Simulink Sources Step 阶跃信号模块 ，选 中后按住鼠标左键不放，将它拖到新建模型窗口中，双击 Step 模块，设置参数。3） 、参考表
3、中路径，调用实验中所用模块。调用实验中所用模块的路径参考表 名称路径模块图标 阶跃信号Simulink Sources Step斜坡信号Simulink Sources Ramp幅值数字显示器Simulink Sinks Display示波器Simulink Sinks Scope相减Simulink Math Operations Subtract相加Simulink Math Operations add比较Simulink Math Operations sum 比例Simulink Math Operations Slider Gain积分Simulink Continuous Int
4、egrator惯性Simulink Continuous Transfer Fcn反相器Simulink Math Operations Gain4） 、连接模块的操作方法：用鼠标指向源模块的输出端口，当鼠标变成十 字形时按住鼠标左键不放，然后拖动鼠标指向目标模块输入端口后松开。 5） 、点击 simulation Star 运行。双击示波器（Scope）模块，观察响 应波形。仿真框图仿真框图仿真结果仿真结果67. 0sse四、实验内容四、实验内容1、典型环节单位阶跃响应曲线（1）二阶振荡环节 ) 11 . 0(5 . 0)(sssG（2）三阶系统 ) 15 . 0)(11 . 0()(sss
5、KsG15,12, 5K求：1）各典型环节单位阶跃响应结构图二阶振荡环节三阶系统 5K2)观察记录示波器 Scope 中各典型环节的单位阶跃响应曲线二阶振荡环节三阶系统 5K由响应曲线可以看出：K=5 时，系统稳定（衰减振荡） 。 12KK=12 时，系统临界稳定（等幅振荡） 。 15KK=15 时，系统不稳定（发散振荡） 。2、已知系统如图所示，若输入信号 r（t）=1（t） ，扰动信号 n=0.1*1（t） ，求：1）仅在输入信号 r（t）=1（t）作用下，令扰动信号 n=0.在示波器Scope 中观察系统的单位阶跃响应曲线并读出单位阶跃响应误差 。ssre结构图响应曲线由响应曲线看出：单
6、位阶跃响应误差为。0ssre2）仅在扰动信号 n=0.1*1（t）作用下，令输入信号 r（t）=1（t）=0.在示波器 Scope 中观察系统的单位阶跃响应曲线并读出单位阶跃响应误差 。ssne响应曲线由响应曲线看出：单位阶跃响应误差为。1 . 0ssne3）求出系统总的稳态误差。响应曲线由响应曲线看出：总的稳态误差为。1 . 0ssrssnee四、实验步骤四、实验步骤1） 、运行 MATLAB,键入 Simulink 回车，出现 Simulink library Browser界面，打开 file New Model出现新建模型窗口。2） 、在窗口左边选 Simulink Sources S
7、tep 阶跃信号模块 ，选中 后按住鼠标左键不放，将它拖到新建模型窗口中，双击 Step 模块，设置参数。3） 、参考表中路径调用实验中所用模块。4） 、连接模块的操作方法：用鼠标指向源模块的输出端口，当鼠标变成十 字形时按住鼠标左键不放，然后拖动鼠标指向目标模块输入端口后松开。5） 、点击 simulation Star 运行。双击示波器（Scope）模块，观察响 应波形。 6） 、拷贝系统仿真原理图及仿真结果。直接粘贴在 word 文档上，以备书写 实验报告。自动控制理论实验自动控制理论实验实验五实验五 控制系统的设计和校正控制系统的设计和校正班班学号：学号：实验五实验五 控制系统的设计和
8、校正控制系统的设计和校正一、实验目的一、实验目的1、学会使用 MATLAB 绘制控制系统的单位阶跃响应曲线； 2、研究二阶控制系统中 、 对系统阶跃响应的影响 3、使用 MATLAB/Simulink 观察校正环节对动、静性能的影响。二、二、 实验设备实验设备Pc 机一台，MATLAB 软件。三、实验举例三、实验举例已知单位反馈系统被控对象的传递函数为) 1005. 0)(101. 0)(12 . 0(350ssssGPID 调节器的传递函数为 ssGc2 . 0103求：1、串联校正前、后系统的频率特性及单位阶跃响应曲线。2、确定串联校正前、后系统的性能指标. 解：1、绘制校正前系统的 bo
9、de 图num=35den=0.00001,0.00305 0.215 1 0 bode=(num,den)grid 从图中 求取的相角裕度为 11 2、绘制校正后系统的 bode 图PID 调节器的传递函数可写为sssGc1032 . 02num=0.7 105 350den=0.00001,0.00305 0.215 1 0 0bode=(num,den)grid校正前系统的校正前系统的 bodebode 图图 图中求取的相角裕度为 11Bode DiagramFrequency (rad/sec)101102-315-270-225-180-135-90System: sys Frequ
10、ency (rad/sec): 18.3 Phase (deg): -180Phase (deg)System: sys Frequency (rad/sec): 12.8 Phase (deg): -169-60-40-2002040System: sys Frequency (rad/sec): 18.2 Magnitude (dB): -6.02Magnitude (dB)System: sys Frequency (rad/sec): 12.8 Magnitude (dB): -0.187校正后系统的校正后系统的 bodebode 图图 从图中求取的相角裕度为 45Bode Diagr
11、amFrequency (rad/sec)10-1100101102103104-270-225-180-135-90System: sys Frequency (rad/sec): 130 Phase (deg): -180System: sys Frequency (rad/sec): 33.7 Phase (deg): -135Phase (deg)-150-100-50050100System: sys Frequency (rad/sec): 126 Magnitude (dB): -16.8System: sys Frequency (rad/sec): 34.5 Magnitud
12、e (dB): -0.13Magnitude (dB)3、绘制校正前、后单位阶跃响应曲线num=10 den=1 2 10 step ( num , den )grid 系统校正前的超调量： 调整时间：s%74% 2st系统校正后的超调量： 调整时间： s %31% 28. 0st四、实验内容四、实验内容1、设控制系统原有部分的开环传递函数为) 1()(ssKsGo1）要求设计串联校正装置，使系统具有的性能指标。o40, 2K校正环节传函78.2063. 278.209 . 7)(sssGc2）绘制校正前、后系统的频率特性及单位阶跃响应曲线。 校正前系统的频率特性校正后系统的频率特性由频率特性
13、图中求取校正后的相角裕度为 43 校正前系统的单位阶跃响应校正后系统的单位阶跃响应2、设未校正系统原有部分的开环传递函数为) 12 . 0)(11 . 0()(sssKsGo求：1）试设计串联校正装置，使系统满足下列性能指标：，40,30K校正环节传函为：sssGc3 .331 33. 31)(校正前系统的频率特性校正后系统的频率特性由频率特性图中求取校正后的相角裕度为40422）用时域响应曲线验证。阶跃响应曲线由阶跃响应曲线可以看出：校正后的系统满足所要求的性能指标。五、实验步骤五、实验步骤1） 、计算校正装置参数； 2） 、绘制校正前、后系统 bode 图； 3） 、绘制校正前、后系统时域响应曲线；
