MATLAB實驗(控制系統(tǒng)的模型及其轉(zhuǎn)換)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上MATLAB 語言及其應(yīng)用實驗報告 學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 班級：自動化1004 姓名：甘顯豪 學(xué)號： 指導(dǎo)老師：張滿生MATLAB 語言及其應(yīng)用實驗指導(dǎo)書目錄實驗一 Matlab 使用方法和程序設(shè)計. 實驗二 控制系統(tǒng)的模型及其轉(zhuǎn)換. 實驗三 控制系統(tǒng)的時域、頻域和根軌跡分析. 實驗四 動態(tài)仿真集成環(huán)境-Simulink. 實驗五 直流電機拖動系統(tǒng)控制器設(shè)計實驗一 Matlab使用方法和程序設(shè)計一、 實驗?zāi)康?、掌握Matlab軟件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的數(shù)據(jù)表示、基本運算和程序控制語句3、熟悉Matlab繪圖命令及基本繪圖控制4、熟悉Matlab程

2、序設(shè)計的基本方法二、 實驗內(nèi)容：1、幫助命令使用help命令，查找 sqrt（開方）函數(shù)的使用方法； 2、矩陣運算（1） 矩陣的乘法已知A=1 2;3 4; B=5 5;7 8;求A2*B （2） 矩陣除法已知 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B=1 0 0;0 2 0;0 0 3;AB,A/B,運行結(jié)果如下：（3） 矩陣的轉(zhuǎn)置及共軛轉(zhuǎn)置已知A=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i; 求A.', A' （4） 使用冒號表達式選出指定元素已知： A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;求A中第3列前2個元素；A中所有列第2，3行的元素；方括號用magic函數(shù)生成一個4階

3、魔術(shù)矩陣，刪除該矩陣的第四列3、多項式（1）求多項式 的根（2）已知A=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 ，求矩陣A的特征多項式把矩陣A作為未知數(shù)代入到多項式中；4、基本繪圖命令（1）繪制余弦曲線 y=cos(t)，t0，2（2）在同一坐標(biāo)系中繪制余弦曲線y=cos(t-0.25)和正弦曲線y=sin(t-0.5)，t0，2 5、基本繪圖控制繪制0，4區(qū)間上的x1=10sint曲線，并要求：（1） 線形為點劃線、顏色為紅色、數(shù)據(jù)點標(biāo)記為加號； （2） 坐標(biāo)軸控制：顯示范圍、刻度線、比例、網(wǎng)絡(luò)線 （3） 標(biāo)注控制：坐標(biāo)軸名稱、標(biāo)題、相應(yīng)文本；6、基本程序

4、設(shè)計（1）編寫命令文件：計算1+2+n<2000 時的最大n值；（2）編寫函數(shù)文件：分別用for和while循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫程序，求2的0到n次冪的和。（3）如果想對一個變量x自動賦值。當(dāng)從鍵盤輸入y或Y時（表示是），x自動賦為1；當(dāng)從鍵盤輸入n或N時（表示否），x自動賦為0；輸入其他字符時終止程序。實驗二 控制系統(tǒng)的模型及其轉(zhuǎn)換一、 實驗?zāi)康?、掌握建立控制系統(tǒng)模型的函數(shù)及方法；2、掌握控制系統(tǒng)模型間的轉(zhuǎn)換方法及相關(guān)函數(shù)；3、熟悉控制系統(tǒng)模型的連接方法；4、掌握典型系統(tǒng)模型的生成方法。二、 實驗內(nèi)容：1. 控制系統(tǒng)模型1.1 系統(tǒng)的模型為試建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。 1.2 已知單輸入雙輸出

5、系統(tǒng)的零極點模型 建立系統(tǒng)的零極點模型。1.3 給定系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式， 建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。 2. 控制系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換2.1 將1.1的模型轉(zhuǎn)換為零極點模型2.2 將1.2的模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型 2.3 將1.3 的模型轉(zhuǎn)換為零極點模型3. 控制系統(tǒng)模型的連接:已知兩個系統(tǒng) 求按串聯(lián)、并聯(lián)、系統(tǒng)2聯(lián)接在反饋通道時的負(fù)反饋系統(tǒng)的狀態(tài)方程。(1) 串聯(lián) (2) 并聯(lián) (3) 系統(tǒng)2聯(lián)接在反饋通道時的負(fù)反饋系統(tǒng)的狀態(tài)方程 4 典型二階系統(tǒng) 試建立 時的系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型。 5、連續(xù)系統(tǒng)的離散化：對連續(xù)系統(tǒng),在采樣周期 T=0.1 時進行離散化。 三、 實驗報告要求：編寫實驗內(nèi)容中的相關(guān)程序在

6、計算機中運行，程序、運行結(jié)果及相關(guān)圖形一并寫在報告上。實驗三 控制系統(tǒng)的時域、頻域和根軌跡分析一、 實驗?zāi)康?、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的時域分析2、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的頻域分析3、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的根軌跡分析二、 實驗內(nèi)容：1、時域分析1.1、某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試編程求系統(tǒng)在單位負(fù)反饋下的階躍響應(yīng)曲線，并求最大超調(diào)量。1.2、典型二階系統(tǒng) 編程求：當(dāng) 分別取值為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0時的單位階躍響應(yīng)曲線。1.3、典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 繪制當(dāng)：分別取2、4、6、8、10、12時的單位階躍響應(yīng)曲線。2、根軌跡分析根據(jù)

7、下面負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，繪制系統(tǒng)根軌跡，并分析使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。 0<K<11.93、頻域分析 典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 3.1 繪制當(dāng)：取2、4、6、8、10、12時的伯德圖 32 繪制當(dāng)：分別取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0時的伯德圖。三、 實驗報告要求：編寫實驗內(nèi)容中的相關(guān)程序在計算機中運行，程序、運行結(jié)果及相關(guān)圖形一并寫在報告上。實驗四 動態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink一、 實驗?zāi)康?、熟悉Simulink模塊庫中常用標(biāo)準(zhǔn)模塊的功能及其應(yīng)用；2、掌握利用Simulink在用戶窗口中建立控制系統(tǒng)仿真模型的方法；3、掌握模塊參數(shù)和仿真參數(shù)的設(shè)置

8、以及建立子系統(tǒng)的方法。二、 實驗內(nèi)容1. 用Simulink對以下系統(tǒng)進行仿真 其中u(t)為系統(tǒng)輸入，y(t)為系統(tǒng)輸出，仿真當(dāng)輸入為正弦信號時，輸出的信號的波形，仿真時間 0< t < 100 。2. 在滑艇的運行過程中，滑艇主要受到如下作用力的控制：滑艇自身的牽引力F，滑艇受到的水的阻力 。其中水的阻力 ， 為滑艇的運動速度。由運動學(xué)的相關(guān)定理可知，整個滑艇系統(tǒng)的動力學(xué)方程為： 其中，m為滑艇的質(zhì)量。假設(shè)滑艇的質(zhì)量為1000kg，建立此系統(tǒng)的Simulink模型并進行分析。3 輸入教材中 P198 中例題5-2 并作仿真。 實驗五 直流電機拖動系統(tǒng)控制器設(shè)計一. 試驗?zāi)康膶W(xué)會

9、Controlsystem toolbol 下SISO設(shè)計工具使用二實驗方法按照help下Controlsystem toolbol中“波特圖設(shè)計方法”介紹的方法及步驟進行。1.打開步驟：（1）Helpà搜索sisoàcontentsàControlsystem toolbolàExampleàDC Motor.（2）新建一個M文件，輸入如下，運行，然后在命令窗口輸入sisotool(G). Example: DC MotorThe following sections use the DC motor example to show how

10、create acompensator using Bode diagram design techniques. From SISO Example: The DC Motor, the transfer functionof the DC motor isTransfer function: 1.5-s2 + 14 s + 40.02For this example, the design criteria are as follows:Rise time of less than 0.5 secondSteady-state error of less than 5%Overshoot of le