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1、实用标准文案KUNMING UNI VERSIT V精彩文档自动控制原理课程设计报告课程名称：设计题目：院 系：班级：设计者：二学号：*004170219扌旨导教师. *设计时间：2013年1月一. 实验目的和意义：1. 了解matlab软件的基本特点和功能，熟悉其界面，菜单和工具条；掌 握线性系统模型的计算机表示方法，变换以及模型间的相互转换。了解 控制系统工具箱的组成，特点及应用；掌握求线性定常连续系统输出响应的方法，运用连续系统时域响应函数(impulse,step,lsim ),得到系 统的时域响应曲线。2. 掌握使用MATLAB件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对控制系统进行分 析；掌握
2、使用MATLA软件作出开环系统的波特图，奈奎斯图；观察控制 系统的开环频率特性，对控制系统的开环频率特性进行分析。3. 掌握MATLAB件中simulink工具箱的使用；熟悉simulink中的功能模 块，学会使用simulink对系统进行建模；掌握simulink的方真方法。二. 实训内容1.用matlab语言编制程序，实现以下系统：1)325s 24s18G(s)= _32s +4s +6s +2s + 2程序：nu m=5 24 0 18;den=1 4 6 2 2;h=tf( num,de n) h=tf( nu m,de n)Tran sfer fun cti on:5 sA3 +
3、24 sA2 + 18sA4 + 4 sA3 + 6 sA2 + 2 s + 22)g(s)=4(s 32)3s2 6s 6)2s(s+1) (s +3s +2s+5)输入以下程序n1=4*1 2;n 2=1 6 6;n 3=1 6 6;num=conv(n 1,c onv(n2,n 3);d1=1 1;d2=1 1;d3=1 1;d4=1 3 2 5;de n1= co nv(d1,d2);de n2=c on v(d3,d4); den=den1 den2 0; h=tf( nu m,de n)Tran sfer fun cti on:4 sA5 + 56 sA4 + 288 sA3 +
4、672 sA2 + 720 s + 288sA8 + 2 sA7 + sA6 + sA5 + 4 sA4 + 5 sA3 + 7 sA2 + 5 s7sA2 2s 12.两环节G1, G2串联，求等效的整体传递函数 G(s)G1(s)=G2(s)=s十3程序：n仁2;d 仁1 3;sys 仁tf(n 1,d1);n 2=7;d2=1 2 1;sys2=tf( n2,d2);sys12=sys1*sys2Tran sfer function:14sA3 + 5 sA2 + 7 s + 33.两环节G1, ,G2并联，求等效的整体传递函数 G(s) 跃响应曲线，单位脉冲响应曲线。G1(s)=G2(
5、s)=7sA2 2s 1输入以下指令:num仁2;de n1= 1 3;sys 1=tf( num1,de n1); num2=7;de n2=1 2 1;sys2=tf( num2,de n2); sys12=sys1+sys2Tran sfer fun cti on:2 sA2 + 11 s + 23sA3 + 5 sA2 + 7 s + 34 .已知系统结构如图，求闭环传递函数。其中的两环节G1(s)= 23s 100G2(s)=s2+2s + 812s+5输入以下指令：n1=3 100;d 1=1 2 81;n 2=2;d2=2 5;s仁tf(n 1,d1);s2=tf( n2,d2)
6、;sys=feedback(s1,s2)Tran sfer function:6 sA2 + 215 s + 500G1,G2分别为2 sA3 + 9 sA2 + 178 s + 6055.已知某闭环系统的传递函数为G(s)=10s + 250.16sA3 1.96sA2 10s 25求其单位阶1）单位阶跃响应输入如下指令：nu m=10 25; den=0.16 1.96 10 25; y=step（ nu m,de n, t）;plot（t,y）;grid;（绘制单位阶跃响应图）title;（单位阶跃响应曲线图）图5.1.1系统的阶跃响应曲线 2)单位脉冲响应输入如下指令：num=10 2
7、5; den=0.16 1.96 10 25;t=0:0.01:3; y=impulse( nu m,de n, t);plot(t,y);grid;图5.1.2系统的脉冲响应曲线26.典型二阶系统的传递函数为G（s）二二. 2, wn为自然频率，-为阻尼s +2=wns + wn比，试绘制出当=0.5，Wn分别取-2 ,0,2 ,4 ,6 ,8 ,10时该系统的单位阶跃响应曲线；分析阻尼比分别为-0.5，-1时系统的稳定性。输入如下指令：（1）.当=0.5，二分别取-2、0、2、4、6、8、10 时w=0:2:10;kosai=0.5;figure（1）hold onfor Wn=wnum=
8、WnA2;den=1,2*kosai*Wn,WnA2;step（ nu m,de n）;endhold offgrid on;title（单位阶跃响应）xlabel（时间）ylabel（振幅）时问Ctftcj图6.1.1=0.5，二分别取-2、0、2、4、6、8、10时的曲线图（2）.当=-0.5w=0:2:10;kosai=-0.5; figure（1） hold on for Wn=wnum=WnA2;den=1,2*kosai*Wn,WnA2; step（ nu m,de n）;endhold offgrid on;title（单位阶跃响应）xlabel（时间） ylabel（振幅）3.
9、5X 1 0E单HZRfr甌n向应1riIillhi11FV r_ 11faiI1i L 1, _JL2_ _ _ L.11I1L xRV-Hb111 .5崔I0.5_ _ _ _ _L _一 一十千一一十一一-yL上B - - - - - - -illh1pi _ 丄 _ _41h1fVH1!.丄11ribial:Iirni! : jl1riR11p./-0.5hi:=JfVRi1iiiiO0.511 .522.5时间MEUj图6.1.2=-0.5时，系统的单位阶跃响应曲线图（3.当=-1w=0:2:10; kosai=-1;figure（1）hold onfor Wn=wnum=WnA2;
10、den=1,2*kosai*Wn,WnA2; step（ nu m,de n）;endhold offgrid on;title（ 单位阶跃响应） xlabel（时间）ylabel(振幅)图6.1.3=-1时单位阶跃响应曲线图分析：由以上结果可以知道当-n确定，取-0.5和-1时，其单位阶跃响应曲线是发散的，所以系统不稳定。阻尼比越大，振荡越弱，平稳性越好，反之，阻 尼比 越小，振荡越强，平稳性越差。320.016s0.218s1.436s 9.359、7.设有一咼阶系统开环传递函数为G(s)=32,试绘0.06s3 +0.268S2 +0.635S + 6.271制该系统的零极点图和闭环根轨
11、迹图。1)系统的零极点输入如下指令：num=0.016 0.218 1.436 9.359; den=0.06 0.268 0.635 6.271;z,p,k=tf2zp( nu m,de n)运行结果：z =-10.4027-1.6111 + 7.3235i-1.6111 - 7.3235iP =-5.77100.6522 + 4.2054i0.6522 - 4.2054i k =0.2667Pole-Zero MapQ-410Real Axis图7.1.1系统的零极点图2)系统的闭环根轨迹 输入如下指令：num=0.016 0.218 1.436 9.359;den=0.06 0.268
12、0.635 6.271;rlocus( nu m,de n)Root Locus10-8V-.4-20Real Axis吕 4 2 D 24H一 图7.1.2系统的闭环根轨迹图8.单位反馈系统前向通道的传递函数为:G(s)=2s4 8s3 12s2 8s 2 s6 5s5 10s4 10s3 5s2 s绘制该系统的Bode图和Nyquist曲线，说明软件绘制曲线与手动绘制曲线的异 同。1)绘制该系统的Bode图：输入如下指令：nu m=0 0 2 8 12 8 2;den=1 5 10 10 5 1 0;margi n(nu m,de n)图8.1.1 系统的Bode图2)系统的Nyquist图输入如下指令：nu m=0 0 2 8 12 8 2;den=1 5 10 10 5 1 0;nyq uist (nu m,de n)4030富0-20-4f：_2Nyquist Diagranniiiiiiii-1,4-1,2-1-0 8 -Q 6-0.4-0 2-Real Axis-图8.1.2 系统Nyquist曲线9.已知某控制系统的开环传递函数G(s)=,K=1.5，试绘制系统的开s(s 1)(s 2)环频率特性曲线，并求出系统的幅值和相位裕量 输入如
