控制工程使用 .docx

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1、精品名师归纳总结自动掌握原理运算机仿真试验1. 试验目的（ 1） 熟识典型系统的时域、频域和根轨迹特性。（ 2） 把握系统校正与设计的方法。（ 3） 明白应用运算机工具分析线性系统的基本方法。2. M atlab 基本特点（ 1） Matlab （ Matrix Laboratory ）1980 年前后，美国Moler博士后成立Mathworks软件开发公司，特的扩展改进Matalb 最初用 FORTRAN编写，现在的版本用 C 语言改写 4.0 版。 windows 平台下， 现在比较新的版本是 7.2 版（ 2） Matlab 语言特点一切都是矩阵：数据的储备/输入 /输出都是以矩阵为基础

2、的，矩阵和其它变量不需要预先定义，如输入. A=1,0,1 。1,0,0。2,1,0 。. B=1,0,2 。2,1,1。1,0,1 。. C=A*B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结C =203102415.invCans =2-30-321-120用户使用便利：交互方式，修改调试便利。称为演算纸型语言工具。M 文件： Matlab 可执行文件，采纳文本方式，编程效率高，可读性极强。 function plot_sinxmin,xmax x=xmin:min0.01,xmax- xmin/100:xmax 。plotx,sinx 。% This is a demo命令简洁，丰富

3、，易于扩展函数名定义几乎与数学描述一样，接近 书 写 计 算 公 式 的 思 维 方 式 ，min,max,基本 命 令 包 括 ： 数 学 函数，矩阵，数值方法，绘图，字符串， 文件 I/O 等数百条。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结扩充工具箱：掌握系统，信号处理， 神经网络，系统辨识，数据统计，高等数学方法，甚至数理规律，通讯等等。运算的高效、高牢靠性图形、打印、联机帮忙等功能齐全3. M atlab 掌握系统仿真基础（ 1） 系统仿真基本概念仿真：某些掌握系统仿真 / 设计软件的不足：使用不便利（ EISPACK ），调用过程烦琐， 维数指定困难，开放性差，帮助功能弱，

4、等等。（ 2） 线性掌握系统的传递函数描述12s324 s212s20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Gs432可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2s4s6s2s2.num=12,24,12,20 。 den=2 4 6 2 2 。传递函数复杂时，应用多项式乘法函数conv 等实现。（ 3） 掌握系统的频域响应Bode 图绘制函数：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结bodeSYS,如 ： bodenum,den。 bode1,0,121。 绘 制 出 曲 线m,p=bodeSYS,w ，返回数据但不绘制曲线。如 m,p=bodenum,den,0:0

5、.01:10 。（ 4） 掌握系统的时域响应阶跃响应函数 step stepSYS。y,x=stepSYS,t 。 y 为系统在各个仿真时刻的输出所组成的向量。 x 为系统为可控标准型时选定的变量的时域响应数据，掌握工程基础课程中不予考虑。（ 5） 系统稳固性分析，离散系统分析，等等4. 动态仿真工具 Simulink（ 1）实际工作中掌握系统的复杂性，需要一种更简洁直接的系统输入方法和分析手段。图形输入概念：模块、拖放与联结模块和子模块：定义的一些系统元件，子系统，和输入输出设备。如，噪声输入模块，传递函数系统模块，信号发生器，示可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结波器模块等等。

6、拖放：将需要的模块拖放到你定义的工作区内。联结：用鼠标拖动，建立联结。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Uit100KUot可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结100K1Cons tants+1Sum10uF2s +1Trans fer FcnScope+1 V+1 VStep（ 2）仿真参数挑选开头时间，终止时间，步长挑选（变步 长，定步长），算法挑选（求解微分方程的一些典型算法，如：龙格库塔法等）， 精度，等等5. 预习要求： 熟识 Matlab 基本函数命令， 掌握系统工具箱命令，掌握系统基本概念6. 试验报告附录 1 Matalb 常用掌握系统仿真命令编程掌握

7、命令if- Conditionally execute statements. else- IF statement condition.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结elseif- IF statement condition.end- Terminate scopeofFOR,WHILE, SWITCH and IF statements.for- Repeat statements a specific number of times.while- Repeat statements an indefinitenumber of times.break- Termina

8、te execution of WHILE or FOR loop.switch- Switch among several casesbased on expression.case- SWITCH statement case. otherwise- Default SWITCHstatementcase.return- Return to invoking function.基本绘图函数plot- Linear plot.loglog- Log-log scale plot. semilogx - Semi-log scale plot. semilogy - Semi-log scal

9、e plot. polar- Polar coordinate plot.plotyy- Graphs with y tick labels on the left and right.axis-Controlaxisscalingand appearance.zoom- Zoom in and out on a 2-D plot.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结grid- Grid lines.box- Axis box.hold- Hold current graph.axes- Create axes in arbitrary positions. subplot- Cr

10、eate axes in tiled positions. legend- Graph legend.title- Graph title. xlabel- X-axis label. ylabel- Y-axis label. text- Text annotation.gtext- Place text with mouse.时域分析函数step- Step response. impulse- Impulse response.initial- Response of state-spacesystemwith given initial state.lsim- Response to

11、arbitrary inputs. ltiview- Response analysis GUI.gensig- Generate input signal for LSIM.stepfun- Generate unit-step input.频域分析函数bode- Bode plot of the frequency response.sigma- Singular value frequency plot. nyquist- Nyquist plot.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结nichols- Nichols chart.ltiview- Response analy

12、sis GUI.evalfr- Evaluate frequency response at given frequency.freqresp- Frequency response over a frequency grid.margin- Gain and phase margins.附录 2 参考书目1.掌握系统运算机帮助设计，薛定宇，清华高校出版社， 1996。2.MATLAB语言，张培强，中国科学技术高校出版社， 1995。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结试验一 掌握系统时域分析1 、一 阶系 统 阶 跃 响 应K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G s

13、Ts1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结System: sys2 g Time sec: 0.3921System: sys1Settling Time sec: 3.92Step ResponseSystem: sys3data1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.9System: sys2e Time sec: 0.220.8System: sys1Rise Time sec: 2.2System: sys3Rise Time sec: 22Settling Time sec: 39d.a1ta2data3 da

14、ta4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结eildutpm A0.60.50.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.30.20.100102030405060Time sec分别取以下几组参数，求系统阶单位阶跃可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结输入时的响应时间常数和调整时间。1 .K=1,T=10 。2.K=1,T=1。3.K=1,T=0.12 、二 阶系 统 阶 跃 响 应1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G sT 2 s22T s1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结

15、1.6System: sysPeak amplitude: 1.53Overshoot %: 52.7 At time sec: 3.2Step Response可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.2System: sys Settling Time sec: 3.911System: sysSettling Time sec: 19.6System: sys Final Value: 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结edSysteil m: s0y.s8utpRise Time semc: 1.21ASy

16、stem: sysRise Time sec: 2.2System: sys Rise Time sec: 43.8System: sys Final Value: 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.60.40.200102030405060Time sec分别就 T=1 和 T=0.1 ， 分别取 0, 0.2, 0.5, 0.7, 1, 10 时系统阶跃响应的最大超调量、峰值时间、调整时间、振荡次数。3、自构造高阶系统，进行数学模型转换并分析其时域特性。4、明白 MATLAB的掌握系统图形输入与仿真工具 SIMULINK。观看典型系统时域响应。可编辑资料 - - - 欢

17、迎下载精品名师归纳总结个Gs=s210 s40可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结10 s580s4220 s3300 s2220 s100可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Step Response0.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.450.4System: sysSystem: sysPeak amplitude: 0.477Overshoot %: 19.3System: sysSettling Time sec: 10.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Rise Time sec: 2.08 0.35At time sec

18、: 5System: sys Final Value: 0.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0.3ute dpli0.25 mA0.20.150.10.05002468101214161820Time sec试验二 掌握系统根轨迹分析1、一阶系统阶跃响应 G sKTs1分别取以下几组参数，绘制系统根轨迹图。1 .K=1,T=10 。2.K=1,T=1。3.K=1,T=0.12、二阶系统阶跃响应 G s1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T 2 s22T s1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结分别就 T=1 和 T=0.1 ， 分别取 0, 0.2,

19、 0.5, 0.7, 1, 10时绘制系统根轨迹图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3、自构造高阶系统，绘制系统根轨迹图并分析其动态性能及稳固性。试验三 掌握系统频域分析1、一阶系统阶跃响应 G sKTs1分别取以下几组参数，分别绘制系统尼氏图和伯德图，并求出系统稳固裕度。2 .K=1,T=10 。2.K=1,T=1。3.K=1,T=0.12、二阶系统阶跃响应 G s1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T 2 s22T s1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结分别就 T=1 和 T=0.1 ， 分别取 0, 0.2, 0.5, 0.7, 1, 10 时

20、分别绘制系统尼氏图和伯德图，并求出系统稳固裕度。3、自构造高阶系统，绘制系统尼氏图和伯德图并分析其动态性能及稳固性。试验四 掌握系统的设计与校正1、自构造三阶系统，利用相位超前或滞后校正对系统进行校正，求出校正装置并绘制校正前后系统的伯德图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、在 Simulink仿真环境下采纳串联滞后 -超前校正。试验五 离散掌握系统的分析1、对自构造连续三阶系统进行离散化。2、对含有零阶保持器的二阶系统，当输入 为单位阶跃信号时，采样周期T=1 秒，求其输出并绘制离散与连续时间系统阶跃响应图。3、自构造高阶系统，要求绘制连续系统的脉冲响应图，以及T=1 秒， 0.1秒， 0.01秒时采样系统的脉冲响应。可编辑资料 - - - 欢迎下载