《控制工程基础A》实验报告指导书1Word格式.docx
- 文档编号:19631835
- 上传时间:2023-01-08
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:212.22KB
《控制工程基础A》实验报告指导书1Word格式.docx
《《控制工程基础A》实验报告指导书1Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《控制工程基础A》实验报告指导书1Word格式.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算
3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制
二、实验内容:
1、帮助命令
使用help命令,查找函数名的使用方法。
如sqrt(开方)函数,roots,bode,step,tf函数等
2、矩阵运算
(1)矩阵的乘法
已知A=[12;
34];
B=[55;
78];
求A^2*B
解:
A=[12;
A^2*B
ans=
105115
229251
(2)矩阵的转置及共轭转置
已知A=[5+i,2-i,1;
6*i,4,9-i];
求A.'
A'
A=[5+i,2-i,1;
A.'
5.0000+1.0000i0+6.0000i
2.0000-1.0000i4.0000
1.00009.0000-1.0000i
>
A'
5.0000-1.0000i0-6.0000i
2.0000+1.0000i4.0000
1.00009.0000+1.0000i
(4)使用冒号选出指定元素
已知:
A=[123;
456;
789];
求A中第3列前2个元素;
A中所有列第2,3行的元素;
方括号[]
用magic函数生成一个4阶魔术矩阵,删除该矩阵的第四列
789]
A=
123
456
789
A(1:
2,3)
3
6
A(2:
3,:
)
M=magic(4)
M=
162313
511108
97612
414151
sum(M)
34343434
M(:
1:
3)
1623
51110
976
41415
3、多项式
(1)求多项式p(x)=x^3−2x−4的根
p=[10-2-4]
p=
10-2-4
roots(p)
2.0000
-1.0000+1.0000i
-1.0000-1.0000i
(2)已知A=[1.2350.9;
51.756;
3901;
1234],
求矩阵A的特征多项式;
求特征多项式中未知数为20时的值;
把矩阵A作为未知数代入到多项式中;
A=[1.2350.9;
1234]
1.20003.00005.00000.9000
5.00001.70005.00006.0000
3.00009.000001.0000
1.00002.00003.00004.0000
poly(A)
1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.5500
polyval(ans,20)
7.2778e+004
polyval(p,A)
-4.672017.0000111.0000-5.0710
111.0000-2.4870111.0000200.0000
17.0000707.0000-4.0000-5.0000
-5.0000017.000052.0000
4、基本绘图命令
(1)绘制余弦曲线y=cos(t),t∈[0,2π]
t=0:
pi/100:
2*pi;
y=cos(t)’
plot(t,y)
(2)在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5),t∈[0,2π]
t=0:
y1=cos(t-0.25);
y2=sin(t-0.5);
plot(t,y1,t,y2)
实验二控制系统的数学模型建立
1、掌握建立控制系统模型的函数及方法;
2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数;
3、掌握典型系统模型的生成方法。
1.控制系统模型(5阶以上传递函数任选设计)
系统的模型为
试建立系统的传递函数模型。
输入命令:
num=conv([12],[166])
显示结果:
num=
18181
>
den=conv(conv(conv(conv([10],[11]),[11]),[11]),[1325])
den=
161421241750
tf(num,den)显示结果:
Transferfunction:
s^3+8s^2+18s+12
-----------------------------------------------------
s^7+6s^6+14s^5+21s^4+24s^3+17s^2+5s
2.控制系统模型的转换将模型转换为零极点模型
解输入命令:
zpk(tf(num,den))
Zero/pole/gain:
(s+4.732)(s+2)(s+1.268)
--------------------------------------------
s(s+2.904)(s+1)^3(s^2+0.09584s+1.722)
3.典型系统的生成:
典型二阶系统(二阶传递函数任选设计)
3.1试建立
时系统的传递函数模型。
num=36
num=36
den=[11.236]
den=1.00001.200036.0000
tf(num,den)
36
----------------
s^2+1.2s+36
实验三控制系统的分析
1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析
2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析
3、控制系统的稳定性分析(routh判据和求根法)
4、熟悉控制系统模型的连接方法,仿真分析
二、实验内容
1、时域分析
1.1、某系统的开环传递函数为(4阶以上稳定系统参数任选设计)
试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线,并求最大超调量。
sys=tf([20],[18364020])
20
--------------------------------
s^4+8s^3+36s^2+40s+20
step(sys)
(对以上图形要有数据分析,解释参数的含义)
1.2在MATLAB环境中求系统的时域响应如下图。
输入下面的命令:
num=[50];
den=[15,25];
step(num,den)。
(1)试解释以上命令的
含义,求出系统的传递函数;
(2)根据传递函数确定系统的2个参数
和
;
(3)结合以下响应图形,指出二阶系统时域分析主要性能指标?
作图直观求解本系统的稳态值、超调量和调整时间。
(对以上图形要有数据分析,详细弄懂每个参数的含义,求指标)
(1)命令含义:
系统传递函数分子、分母的代数表达式,step为求阶跃响应,系统的闭环传递函数为:
(2)二阶系统时域分析主要性能指标:
上升时间、峰值时间、调整时间;
超调量,调整次数等。
稳态值为:
0.5
超调量为:
(0.7-0.5)/0.5=0.4(峰值时间为0.94s)
调整时间为3.71s,误差为(0.51-0.5)/0.5=2%
2、频域分析
典型二阶系统传递函数为:
(二阶传递函数任选3个,画在同一图形中)
绘制当ζ=0.7,ωn取2、4、6、8、10、12时的伯德图。
sys=tf([4],[12.84])
4
---------------
s^2+2.8s+4
bode(sys)
holdon
sys=tf([16],[15.616])
16
----------------
s^2+5.6s+16
sys=tf([36],[18.436])
s^2+8.4s+36
(注意图形的标注,对以上图形要有数据分析,对比数据得出结论)
3、稳定性分析
已知闭环系统的传递函数为:
(传递函数自己设计,任选5阶以上系统即可)
判断系统的稳定性,并给出不稳定极点。
可用roots求根,也可列劳斯表。
sys=tf([32142],[351221])
3s^4+2s^3+s^2+4s+2
-------------------------------------
3s^5+5s^4+s^3+2s^2+2s+1
roots([351221])
-1.6067
0.4103+0.6801i
0.4103-0.6801i
-0.4403+0.3673i
-0.4403-0.3673i
说明系统不稳定,且不稳定极点为0.4103+0.6801i和0.4103-0.6801i
4、系统仿真分析
4.1SISO系统的传递框图(任选)所示,对系统进行仿真,求系统的动态响应
simulink,在新打开的窗口中选择File-->
New-->
Model
在untitled窗口中绘制图形如下:
单击仿真按钮Startsimulation,然后双击示波器(Scope)显示如下结果
(对以上图形要有数据分析,对比数据得出结论)
4.2某一系统由四个典型环节组成,如图所示,求输出量y的动态响应。
(任选较复杂的控制系统环节进行连接)
单击仿真按钮Startsimulation,然后双击示波器(Scope)显示如下结果:
实验总结:
(实验整个环节的自我评述,要有自己的独立思想和内容)
Ø
实验的主要难点
自己掌握较为熟悉的部分
MATLAB对解决控制系统的理解
实验环节对课程的建议
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 控制工程基础A 控制工程 基础 实验 报告 指导书