東南大學(xué)-實(shí)驗(yàn)五-Matlab-Simulink仿真實(shí)驗(yàn)報告

《自動控制原理》實(shí)驗(yàn)報告學(xué)號東南大學(xué)自動控制實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：自動控制原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)五Matlab/Simulink仿真實(shí)驗(yàn)院（系）：自動化專業(yè)：自動化姓名：學(xué)號：實(shí)驗(yàn)室：417實(shí)驗(yàn)組別：同組人員：實(shí)驗(yàn)時間：2016年12月09日評定成績：審閱教師：目錄一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?二．預(yù)習(xí)要求…………3三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容…………3四、實(shí)驗(yàn)小結(jié)…………11

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的多種表達(dá)方法，并會用函數(shù)相互轉(zhuǎn)換。學(xué)習(xí)模型串并聯(lián)及反饋連接后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。掌握系統(tǒng)BODE圖，根軌跡圖及奈奎斯特曲線的繪制方法。并利用其對系統(tǒng)進(jìn)行分析。掌握系統(tǒng)時域仿真的方法，并利用其對系統(tǒng)進(jìn)行分析。二、預(yù)習(xí)要求參閱相關(guān)Matlab/Simulink參考書，熟悉能解決題目問題的相關(guān)Matlab函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．已知Hs=0.05s+10.2s+1（1）運(yùn)算代碼>>num=[0.051];>>den=conv([0.2,1],[0.1,1]);>>sys=tf(num,den);>>zpk(sys)>>[a,b,c,d]=tf2ss(num,den)（2）結(jié)果零極點(diǎn)表達(dá)式：H狀態(tài)空間表達(dá)式：x其中：A=C=2．已知H1s=s+5求兩模型串聯(lián)后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。運(yùn)算代碼：>>num1=[1,5];>>den1=conv([1,0],conv([1,1],[1,2]));>>sys1=tf(num1,den1);>>num2=[1];>>den2=[11];>>sys2=tf(num2,den2);>>sys3=series(sys1,sys2)結(jié)果：G求兩模型并聯(lián)后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。運(yùn)算代碼：>>sys4=parallel(sys1,sys2)結(jié)果：G求兩模型在負(fù)反饋連接下的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。運(yùn)算代碼：>>sys5=feedback(sys1,sys2)結(jié)果：G作出上題中（1）的Bode圖，并求出幅值裕度與相位裕度。運(yùn)算代碼>>bode(sys3)>>[g,p,wg,wp]=margin(sys3)%第一種方法求幅值裕度和相位裕度>>margin(sys3)%第二種方法求幅值裕度和相位裕度結(jié)果圖1.1Bode圖第一種方法：幅值裕度-180°第二種方法：幅值裕度-180°其中第二種方法的g‘=20lg?(g)，兩種方法得出的結(jié)果非常接近。圖1.2利用Bode圖觀察幅值裕度和相位裕度給定系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs=K根軌跡圖A．令K=1運(yùn)算代碼：>>num=[0,0,0,1];>>d1=[1,2];>>d2=[1,2,5];>den=conv(d1,d2);>>rlocus(num,den)>>gridon結(jié)果：圖1.3K>0由圖可以看出，為使系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)使根軌跡都分布在s平面左半平面，應(yīng)滿足0B．令K=-1運(yùn)算代碼：>>num=[0,0,0,-1];>>d1=[1,2];>>d2=[1,2,5];>den=conv(d1,d2);>>rlocus(num,den)>>gridon結(jié)果：圖1.4K<0由圖可以看出，為使系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)使根軌跡都分布在s平面左半平面，應(yīng)滿足-10綜上所述，系統(tǒng)穩(wěn)定時增益K的范圍是：-10奈奎斯特曲線圖1.5K=1時奈奎斯特曲線圖1.6K=-對內(nèi)容4中的系統(tǒng)，當(dāng)K=10和40時，分別作出閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，要求用Simulink實(shí)現(xiàn)。電路搭接圖1.7閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)電路階躍響應(yīng)圖1.8k=10時系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖1.9k=10時系統(tǒng)階躍響應(yīng)四、實(shí)驗(yàn)小結(jié) 通過這次實(shí)驗(yàn)，我對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的多種表達(dá)方法有了相應(yīng)的了解，學(xué)會利用MATLAB對不同的表達(dá)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對模型串并