文档介绍：兰州理工大学
《自动控制原理》
MATLAB分析与设计仿真实验报告
院系: 电信工程与信息工程学院
班级: 自动化1班
姓名: 李文文
学号: 10220136
时间: 2012 年 12 月 5日
电气工程与信息工程学院
《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书(2009)
:
要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作;熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。
1)第三章线性系统的时域分析法
-5系统进行动态性能仿真,并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较,分析仿真结果;
-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析,说明不同控制器的作用;
。
对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,在时,试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
2)第四章线性系统的根轨迹法
;
-5-(3);
在MATLAB环境下选择完成教材第四章****题4-10或4-18,并对结果进行分析。
3)第五章线性系统的频域分析法
利用MATLAB绘制本章作业中任意2个****题的频域特性曲线;
4)第六章线性系统的校正
利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个****题的控制器,并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能。
5)第七章线性离散系统的分析与校正
-20的最小拍系统设计及验证。
-25的控制器的设计及验证。
3-5设单位反馈系统的开环传递函数为,试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。
原始动态性能仿真与忽略零点的动态性能比较图
分析:忽略零点以后,根据系统曲线对比分析,系统的超调量降低,,但是反应速度变慢了。所以得出结论,比例—微分控制可改善系统的动态性能,使阶跃响应的超调量下降,调节时间缩短,且不影响常值稳态误差及系统的自然频率。
3-9
(1)当t1=0,t2=,系统的闭环传递函数;
图1
(2)
当t1=,t2=0时,系统的闭环传递函数;
图2
比较以上两种情况
图1峰值时间tp=,超调量δ%=%,调节时间ts=(Δ=2%),图2峰值时间tp=,超调量δ%=%,调节时间ts=(Δ=2%)。比较两幅图,可知比例微分环节可以加快上升时间,减小超调量。
(1) 系统的开环传递函数:
则闭环传递函数为:
(2)传递函数的极点和零点:求得的极点:S1= -4 + 35i ,S2= - 4-35i,S3= - 5。
(3)系统阶跃响应
分析:单位阶跃响应,响应曲线单调上升,闭环系统稳定。
英文讲义
Disk drive read system
当Ka=100时,采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标:
,,。
%Ka=100,加入微分反馈前时的阶跃相应曲线
%Ka=100,K=1时,加入微分反馈后时的阶跃相应曲线
%Ka=100,K=,加入微分反馈后时的阶跃相应曲线
%Ka=100,未加入微分反馈的阶跃相应曲线
k1取不同的值,当k1增大时,系统逐渐变为过阻尼,k1越小,系统由于欠阻尼,超调量越大,在K=,系统是稳定的,各项要求满足性能指标。
(1),若K=1时
仿真程序
仿真图
图1
(2)
仿真程序:
>>sys1=zpk([-2],[0,1,-20],1);
>> sys2=feedback(sys1,1);
>> rlocus(sys2);
仿真图:
图2
分析:由图1可知,该系统为不稳定系统,因为其根轨迹总在s平面的右半平面,由图2可知,该系统为稳定系统,其根轨迹在s平面
的左半平面。
(3)仿真程序:
>> G =zpk([],[0 -1 - -3-2i -3+2i],1);
>> rlocus(G);
仿真图:
分析:由图可知,根轨迹有五条分支,起始于开环极点,终止于无穷远处零点,根据图形可粗略的判断出与虚轴的交点,在实轴上的交点等,以更准确的计算出所要求的各数据。
(1)当H(s)=1时,系统的开环传递函数,显然系统属结构不稳定系统,该系统