實驗七用MATLAB進行系統(tǒng)頻率特性曲線繪制

1、自動控制原理 課程驗證性實驗報告實驗名稱用實MATLA2013B 進行系 驗 年 05 統(tǒng)頻率特 時 月 30 性曲線繪 間 日 制學(xué)生姓名07031地2同組人員無 專 電技 業(yè) 1101B 班 級1、實驗?zāi)康?）熟練掌握使用 MATLAB命令繪制控制系統(tǒng)奈氏圖的方法；2）熟練掌握使用 MATLAB命令繪制控制系統(tǒng)伯德圖的方法；3）加深理解控制系統(tǒng)奈氏穩(wěn)定判據(jù)的實際應(yīng)用。2、實驗主要儀器設(shè)備和材料：計算機一臺 matlab 軟件 2010a 版本3、實驗內(nèi)容和原理：原理：（ 1）幅相頻率特性曲線，以角頻率為參變量，當(dāng) 從 變化時，頻率特性構(gòu)成的向量在復(fù)平面上描繪的曲線稱為幅相頻率特性曲 線。（

2、 2）奈氏判據(jù)，奈氏判據(jù)是利用系統(tǒng)開環(huán)頻率特性來判斷閉環(huán)系統(tǒng) 穩(wěn)定性的一個判據(jù)，便于研究當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變時對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。 其內(nèi)容是：反饋控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是當(dāng) 從 變到 時，開環(huán)系統(tǒng)的奈氏判據(jù) 不穿過 點逆時針包圍臨界點的圈數(shù) 等于開環(huán)傳遞函數(shù)的正實部極點數(shù)。 1）對于開環(huán)穩(wěn)定的系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：開環(huán)系統(tǒng)的奈氏曲線不包圍 點。反之，則閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 2）對于開環(huán)不穩(wěn)定 的系統(tǒng)，有 個開環(huán)極點位于右半 平面，則閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條 件是：當(dāng) 從 變到 時，開環(huán)系統(tǒng)的奈氏判據(jù) 逆時針包圍點 次。格式三：內(nèi)容： 1）繪制控制系統(tǒng)奈氏圖格式一： nyquist(

3、num,den 格式二 :nyquist(num,den,w re,im,w=nyquist(num,dena. 開環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)，繪制其 Nyquist 圖。b.已知 ，繪制 Nyquist 圖，判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。c. 已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，要求：分別作出 和系統(tǒng)，即情況又發(fā)生怎么樣的變化？時的 Nyquist 圖。比較兩圖的區(qū)別與特點。如果該系統(tǒng)變成型d. 若 ，令 ，分別繪制 時系統(tǒng)的 Nyquist 圖并保持，比較分析系統(tǒng)開環(huán)增益 不同時，系統(tǒng) Nyquist 圖的 差異，并得出結(jié)論。令 ，分別繪制 時系統(tǒng)的 Nyquist 圖并保持，比較分析 不同時，系統(tǒng) Nyquist 圖的差異

4、，并得出結(jié)論。e. 二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為 ，試用 MATLAB繪制出不 同 和 的伯德圖。f. 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為求系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度，并求其閉環(huán)階躍響應(yīng)。g. 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，求系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度。4、實驗方法、步驟：a)num=10,den=1 2 10;w=0:0.1:100;axis(-1,1.5,-2,2;nyquist(num,denb num=0.5;den=1 2 1 0.5;figure(1;nyquist(num,dene1 為固定值， 變化時，運行下面的程序，wn=1,zet=0:0.1:1,2,3,4,5;hold onfor i=1:length(z

5、etnum=wn2;den=1,2*zet(i*wn,wn2;bode(num,den;endgrid onhold off2 為固定值， 變化時，運行下面的程序Wn=0.1:0.1:1;zet=0.707;hold onfor i=1:length(wnnum=wn(i2;den=1,2*zetwn(i,wn(i2;bode(num,den;endgrid on ,hold offfG=tf(3.5,1,2,3,2;G_close=feedback(G,1;Gm,Pm,Wcg,Wcp=m argin(Gstep(G_close,grid ong.G=tf(100*conv(1,5,1,5,c

6、onv(1,1,1,1,9;Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(GG_close=feedback(G,1;step(G_close,grid on5、實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)記錄：6、實驗現(xiàn)象、實驗數(shù)據(jù)的分析：借助適當(dāng)原理、公式、模型、利用必要的軟件或其它分析方法、手 段，對實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象、所獲取的實驗數(shù)據(jù)進行具體、充分的分 析。本部分的撰寫應(yīng)完整呈現(xiàn)出分析過程。實驗現(xiàn)象分析時應(yīng)分析現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。與實驗預(yù)期相符合的，應(yīng) 給出其理論解釋；實驗現(xiàn)象與實驗預(yù)期不相符的，應(yīng)剖析是哪個實驗環(huán) 節(jié)出了問題導(dǎo)致該實驗現(xiàn)象的出現(xiàn)。實驗現(xiàn)象的分析應(yīng)充分、具體、合 理。實驗數(shù)據(jù)分析時可圍繞要達成的實驗?zāi)繕?biāo)，借助公式、模型或必要軟 件，結(jié)合作圖、計算等方法對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理后，得出實驗結(jié) 果。實驗數(shù)據(jù)分析過程應(yīng)條理清晰，層次清楚。必要時，可對實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果綜合分析，相互印證。7、實驗結(jié)論：通過對實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)分析后得到最終結(jié)論和實驗?zāi)繕?biāo)的完成情 況。（2050 字）指導(dǎo)教師評語和成績評定：本欄由指導(dǎo)教師填寫指導(dǎo)教師對學(xué)生實驗報告的完成