自动控制课程 实验指导书
21页1、自动控制自动控制实验指导书实验指导书新乡学院新乡学院机电工程学院机电工程学院2015 年年 9 月月1实验一 二阶系统的时域分析(1)一、实验环境一、实验环境计算机,MATLAB 软件二、实验目的二、实验目的1进一步熟悉 MATLAB 软件的安装方法、命令窗口、常用函数等。2. 通过绘制二阶系统的阶跃响应曲线,观察其在单位阶跃信号作用下的动态特性,学会用 MATLAB 分析控制系统的时域特性的一般方法。3. 分析的变化对系统性能的影响。n,三、实验原理三、实验原理MATLAB 是是一种基于矩阵的数学与工程计算系统,可以用作动态系统的建模与仿真。在进行系统的时域分析时,采用解析和作图的方法比较麻烦,而且误差也大;利用 MATLAB 强大的计算和作图功能进行系统的时域分析则具有简单方便,精度高得特点。本实验主要用到的函数有:laplace、inlaplace、root、conv、Ployval、step、plot 等。四、实验步骤及内容四、实验步骤及内容(一)(一)MATLABMATLAB 的软件资源及命令窗口的软件资源及命令窗口1.启动 MATLAB(1)观察 MATLAB 的窗口组成M
2、ATLAB 主窗口中,层叠平铺了 Command window(命令窗口) ,Workspace(工作空间) ,Command history(命令历史记录) ,Current directory(当前目录)等子窗口。(2)观察 MATLAB 窗口的各个组成部分了解菜单栏各菜单功能,用鼠标打开 MATLAB 各个菜单,在状态栏里显示当前鼠标所指的菜单项的含义。用鼠标指向常用工具栏的每个工具按钮,了解其含义。2命令窗口的打开和关闭2(1)查看菜单窗口中有哪些菜单命令。(2)在命令窗口中输入命令 a=3;b=4;y=a*b+a/b,然后回车,查看命令显示结果。(3)新建文件,在文件中输入命令 a=3;b=4;y=a*b+a/b,然后运行,查看命令显示结果。和在命令窗口中输入命令相比较。(4)关闭命令窗口。3练习(三)常用函数使用(三)常用函数使用1拉氏变换函数 laplace(ft,t,s)例:求的拉氏变换。(1)在命令窗口中输入:syms s t; ft=t2+2*t+2; st=laplace(ft,t,s) 回车可得结果: st = 2/s + 2/s2 + 2/s3(2)点击图标或
3、点击 File 菜单下拉菜单 New 新建文件,在新建文件窗口中输入:syms s t; ft=t2+2*t+2; st=laplace(ft,t,s)保存在指定路径,命名以“.m”为后缀,命名不能以字母开头,点击运行,然后在命令窗口查看结果:st = 2/s + 2/s2 + 2/s3 (3)进行以上操作时,注意观察Workspace(工作空间) ,Command history(命令历史记录) ,Current directory(当前目录)内容。2拉氏反变换函数 ilaplace(Ft,t,s)题目一:求 F(s)的拉氏反变换.3多项式求根函数 root(p),根建多项式函数 poly(r)3题目二:求根,再由根建多项式.4多项式相乘函数 conv(p,q),求多项式值函数 polyval(n,s)5利用 MATALAB 绘制并观察二阶系统的阶跃响应曲线。1. 二阶系统 10210 2sssG1)键入程序,观察并记录单位阶跃响应曲线2)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率,并记录3)记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间,并填表:由图 1-3 及其相关理论知识可填下表
4、:=1.04723/dpt实际值理论值峰值 Cmax1.351.3509峰值时间 tp1.091.0472 %53.5过渡时间 ts%24.54)修改参数,分别实现和的响应曲线,并记录125)修改参数,分别写出程序实现和的响应曲线,并记录0121wwn022wwn%单位阶跃响应曲线num=10;den=1 2 10;step(num,den); title(Step Response of G(s)=10/(s2+2s+10);012345600.20.40.60.811.21.4Step Response of G(s)=10/(s2+2s+10)Time (sec)Amplitude4.52%(00.9)3.55%n snt 4图 1-2 二阶系统单位阶跃响应曲线 10210 2sssG%计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率num=10;den=1 2 10;G=tf(num,den);wn,z,p=damp(G)运行结果: wn =3.16233.1623 z =0.31620.3162 p =-1.0000 + 3.0000i-1.0000 - 3.0000i 由上面的计算
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