自动控制原理课程设计(DOC)

自动控制原理课程设计报告

课程名称：自动控制原理

设计题目：自动控制原理MATLAB仿真 院 系：自机学院 班 级：电气(1)班 设 计 者：** 学 号：***004170219 指导教师：************ 设计时间：2013年1月

一． 实验目的和意义：

1. 了解matlab 软件的基本特点和功能，熟悉其界面，菜单和工具条；掌握

线性系统模型的计算机表示方法，变换以及模型间的相互转换。了解控制系统工具箱的组成，特点及使用；掌握求线性定常连续系统输出响应的方法，运用连续系统时域响应函数（impulse,step,lsim）,得到系统的时域响应曲线。

2. 掌握使用MATLAB软件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对控制系统进

行分析；掌握使用MATLAB软件作出开环系统的波特图，奈奎斯图；观察控制系统的开环频率特性，对控制系统的开环频率特性进行分析。 3. 掌握MATLAB软件中simulink工具箱的使用；熟悉simulink中的功能

模块，学会使用simulink对系统进行建模；掌握simulink的方真方法。

二． 实训内容

1. 用matlab语言编制程序，实现以下系统： 1）

5s3?24s2?18G(s)= 4

s?4s3?6s2?2s?2程序:

num=[5 24 0 18];

den=[1 4 6 2 2];h=tf(num,den) h=tf(num,den) Transfer function:

5 s^3 + 24 s^2 + 18 ----------------------------- s^4 + 4 s^3 + 6 s^2 + 2 s + 2 2)

（4s?2)(s2?6s?6)2 G(s)=

s(s?1)3(s3?3s2?2s?5) 输入以下程序 n1=4*[1 2]; n2=[1 6 6]; n3=[1 6 6];

num=conv(n1,conv(n2,n3)); d1=[1 1]; d2=[1 1]; d3=[1 1]; d4=[1 3 2 5];

den1=conv(d1,d2); den2=conv(d3,d4); >> den=[den1 den2 0]; >> h=tf(num,den) Transfer function:

4 s^5 + 56 s^4 + 288 s^3 + 672 s^2 + 720 s + 288 -----------------------------------------------------

s^8 + 2 s^7 + s^6 + s^5 + 4 s^4 + 5 s^3 + 7 s^2 + 5 s 2. 两环节G1，G2串联，求等效的整体传递函数G(s)

27 G1(s)= G2(s)=

s?3s^2?2s?1程序：

n1=[2];d1=[1 3];sys1=tf(n1,d1); n2=[7];d2=[1 2 1];sys2=tf(n2,d2); sys12=sys1*sys2 Transfer function:

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--------------------- s^3 + 5 s^2 + 7 s + 3

3.两环节G1，,G2并联，求等效的整体传递函数G(s)

27 G2(s)= s?3s^2?2s?1输入以下指令：

num1=[2];den1=[1 3];sys1=tf(num1,den1); num2=[7];den2=[1 2 1];sys2=tf(num2,den2); sys12=sys1+sys2 Transfer function:

2 s^2 + 11 s + 23 --------------------- s^3 + 5 s^2 + 7 s + 3

4．已知系统结构如图，求闭环传递函数。其中的两环节G1,G2分别为

23s?100G1(s)=2 G2(s)=

s?2s?812s?5输入以下指令：

n1=[3 100];d1=[1 2 81];

n2=[2];d2=[2 5];

s1=tf(n1,d1);s2=tf(n2,d2); sys=feedback(s1,s2) Transfer function:

6 s^2 + 215 s + 500 ---------------------------

2 s^3 + 9 s^2 + 178 s + 605

10s?255. 已知某闭环系统的传递函数为G(s)=,求其单位阶

0.16s^3?1.96s^2?10s?25跃响应曲线，单位脉冲响应曲线。

1）单位阶跃响应 输入如下指令：

num=[10 25];

den=[0.16 1.96 10 25]; y=step(num,den,t);plot(t,y); grid;（绘制单位阶跃响应图） title;（单位阶跃响应曲线图）

G1(s)=

图5.1.1系统的阶跃响应曲线

2)单位脉冲响应

输入如下指令：

num=[10 25];

den=[0.16 1.96 10 25]; t=0:0.01:3;

y=impulse(num,den,t); plot(t,y);grid;

图5.1.2系统的脉冲响应曲线

2

wn?为阻尼比，6.典型二阶系统的传递函数为G(s)=2,wn为自然频率，2s?2?wns?wn试绘制出当?=0.5，wn分别取-2 ,0 ,2 ,4 ,6 ,8 ,10时该系统的单位阶跃响应曲线；分析阻尼比分别为-0.5，-1时系统的稳定性。 输入如下指令：

（1）.当?=0.5，?n分别取-2、0、2、4、6、8、10时

w=0:2:10; kosai=0.5; figure(1) hold on for Wn=w

num=Wn^2;

den=[1,2*kosai*Wn,Wn^2]; step(num,den); end hold off grid on;

title('单位阶跃响应') xlabel('时间') ylabel('振幅')

图6.1.1?=0.5，?n分别取-2、0、2、4、6、8、10时的曲线图

（2）.当?=-0.5

w=0:2:10; kosai=-0.5; figure(1) hold on for Wn=w

num=Wn^2;

den=[1,2*kosai*Wn,Wn^2]; step(num,den); end hold off grid on;