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1、自动控制原理MATLAB分析与设计 自控仿真实验报告 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：电信学院 班级：自动化卓越班 姓名： 学号： 时间： 2018 年 5 月 30 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（2018） 自控仿真实验报告 一、仿真实验内容及要求 1MATLAB 软件 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。 2各章节实验内容及要求 1）第三章 线性系统的时域分析法 ? 对教材
2、第三章习题3-5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； ? 对教材第三章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析，说明不同控制器的作用； ? 在MATLAB 环境下选择完成教材第三章习题3-30，并对结果进行分析； ? 在MATLAB 环境下完成英文讲义P153.E3.3； ? 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在100=a K 时，试采用微分反馈控制方法，并通过控制器参数的优化，使系统性能满足%5%, 3250,510s ss t ms d -?等指标。 2）第四章 线性系统的根轨迹法 ? 在MATLA
3、B 环境下完成英文讲义P157.E4.5； ? 利用MATLAB 绘制教材第四章习题4-5； ? 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-10及4-17，并对结果进行分析； ? 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-23，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个习题的频域特性曲线； 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个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能； ? 利用MATLAB 完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证； ? 对英文讲义中的循序渐进实例
4、“Disk Drive Read System”，试采用PD 控制并优化控制器参数，使系统性能满足给定的设计指标ms t s 150%,5%。 二、仿真实验时间安排及相关事宜 1依据课程教学大纲要求，仿真实验共6学时，教师应在第3学周下发仿真任务书，并按课程进度安排上机时间；学生须在实验之前做好相应的准备，以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容； 2实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告； 3仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订。 自控仿真实验报告 自动化系自动控制原理课程组 2018年3月26日 自控仿真实验报告 例3-5 解：MATLAB程序如下： 自控仿真实验报告 例3-9 解：
5、MATLAB程序如下： 自控仿真实验报告 例E3-3 解：MATLAB程序如下： Gps=tf(72.58,1 72.58); Gcs=tf(conv(39.68,1 72.58),1); G1s=tf(5,1); G2s=tf(1,1 20 0); 自控仿真实验报告 Gl=series(Gcs,G1s); G2=series(G1,G2s); G3=feedback(G2,1,-1); sys=series(G3,Gps); t=0:0.01:0.1; figure step(sys,t);grid; 例DDRS 解：MATLAB程序如下： 自控仿真实验报告 例E4-5 解：MATLAB程序
6、如下： G=tf(1,1 -1 0); figure(1) rlocus(G);title(#39;第一题的根轨迹图#39;); num=1 2; den=1 20; 自控仿真实验报告 Gc=tf(num,den); sys=series(Gc,G); figure(2) rlocus(sys);title(#39;第二题的根轨迹图#39;); 例4-5-(3) 解：MATLAB程序如下： G=tf(1,1 10.5 43.5 79.5 45.5 0); subplot(211); pzmap(G); subplot(212); rlocus(G); 自控仿真实验报告 例4-10 解：MATL
7、AB程序如下： %当H(s)=1 num=1; den=conv(1 2 0,1 5); G=tf(num,den); figure(1); rlocus(G);title(#39;第一题根轨迹图#39;); %当H(s)=1+2s?num1=2?1;? G1=tf(num1,den); figure(2); rlocus(G1);title(#39;第二题根轨迹图#39;); 自控仿真实验报告 例5-8 解：MATLAB程序如下： 自控仿真实验报告 例5-10 自控仿真实验报告 解：MATLAB程序如下： num=1 1; den=conv(0.5 1 0,1/9 1/3 1); G=tf(
8、num,den); figure(1); margin(G); figure(2); nichols(G);grid; 自控仿真实验报告 figure(3); nyquist(G); 例6-1 自控仿真实验报告 解：MATLAB程序如下： K=6; G0=tf(K,conv(0.2,1,0,0.5,1); Gc=tf(0.4,1,0.08,1); G=series(Gc,G0); G1=feedback(G0,1); G11=feedback(G,1); figure(1); subplot(211);margin(G0);grid subplot(212);margin(G);grid fi
9、gure(2) step(G1,#39;r#39;,G11,#39;b-#39;);grid 自控仿真实验报告 例6-5 解：MATLAB程序如下： 自控仿真实验报告 自控仿真实验报告 例6-7 自控仿真实验报告 解：MATLAB程序如下： G=tf(400,conv(1,0,0,0.01,1); % 图(a)校正网络和校正后系统的开环和闭环传递函数 Gc1=tf(1 1,10 1);G1=series(G,Gc1);G11=feedback(G1,1); % 图(b)校正网络和校正后系统的开环和闭环传递函数 Gc2=tf(0.1,1,0.01 1);G2=series(G,Gc2);G21=
10、feedback(G2,1); % 图(c)校正网络和校正后系统的开环和闭环传递函数 Gc3=tf(conv(0.5,1,0.5 1),conv(10,1,0.025,1); G3=series(G,Gc3);G31=feedback(G3,1); figure(1); subplot(221);margin(G11); subplot(222);margin(G21); subplot(223);margin(G31); figure(2);step(G11);grid; figure(3);step(G21,#39;r#39;,G31,#39;b-#39;); grid; 自控仿真实验报告 例DDRS 解：MATLAB程序如下： Gps=tf(72.58,1 72.58); Gcs=tf(conv(39.68,1 72.58),1); G1s=tf(5,1); G2s=tf(1,1 20 0); Gl=series(Gcs,G1s); G2=series(G1,G2s); G3=feedback(G2,1,-1); sys=series(G3,Gps); t=0:0.01:0.1; figure step(sys,t);grid; 自控仿真实验报告 例7-20 解：MATLAB程序如下： 第 12 页 共 12 页