自动控制原理实验指导书(学生用)

《自动控制原理》实验指导书实验一控制系统的时域分析一、实验名称控制系统的时域分析二、实验目的利用MATLAB编程求解系统单位阶跃响应三、预习要求1、熟悉系统单位阶跃响应的物理意义及求解方法；2、熟悉MALAB运行环境四、实验内容与步骤1、设闭环传递函数分别为：22()200/(140100384)Gsss；num=[200];den=[1504050];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridonnum=[200];den=[150155050];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridonnum=[200];den=[150601550];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridon4323()200/(20140400384)Gsssss；num=[200];den=[151506070];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridonnum=[200];den=[1515006070];t=0:0.1:500;step(num,den,t);gridonnum=[200];den=[1570150070];t=0:0.1:500;step(num,den,t);gridonnum=[200];den=[1570601500];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridon24()(7)/(6)Gssss；num=[17];den=[15706070];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridonnum=[17];den=[1500706070];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridonnum=[17];den=[5017006070];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridonnum=[17];den=[5070160070];t=0:0.1:1000;step(num,den,t);gridonnum=[17];den=[5070601700];t=0:0.1:100;step(num,den,t);gridon11122251211116.5010()10xxuxxuGsxyxA=[-1-1;6.50]B=[11;10];C=[10];D=[00];t=0.01:20;sys=ss(A,B,C,D);step(sys,t)gridonA=[33;79]B=[11;10];C=[10];D=[00];t=0.01:10;sys=ss(A,B,C,D);step(sys,t)gridonA=[-1-1;6.50]B=[33;10];C=[10];D=[00];t=0.01:10;sys=ss(A,B,C,D);step(sys,t)gridonA=[-1-1;6.50]B=[11;10];C=[50];D=[00];t=0.01:10;sys=ss(A,B,C,D);step(sys,t)gridon通过编程求系统的单位阶跃响应曲线。2、完成实验报告。五、讨论分析两个传递函数的特征在零、极点分布情况及分子分母的阶次有差别的情况下，对系统的静态及动态性能有什么影响？六、实验报告要求1、整理实验结果；2、对实验结果进行分析。实验二绘制系统根轨迹图并判定系统的稳定性一、实验名称绘制系统根轨迹图并判定系统的稳定性二、实验目的熟悉MATLAB软件的简单编程，掌握MATLAB环境下根轨迹图的绘制方法，进一步了解根轨迹图法判据的应用。三、预习要求1、熟悉MALAB运行环境2、熟悉系统根轨迹图绘制及系统稳定性判定的基本法则。四、实验内容与步骤1、设系统开环传递函数分别为：1()/(1)(2)GsKsss；num=[1];den=[1320];rlocus(num,den);num=[10.9];den=[1320];rlocus(num,den);num=[10.5];den=[1320];rlocus(num,den);4322()/(586)GsKssss；num=[1];den=[15860];rlocus(num,den);num=[10.60.3];den=[15860];rlocus(num,den);num=[10.5];den=[15860];rlocus(num,den);3()()/(2)(4)GsKsasss，a分别为1，3，5时的根轨迹；num=[11];den=[1680];rlocus(num,den);num=[111];den=[1680];rlocus(num,den);num=[13];den=[1680];rlocus(num,den);num=[13];den=[168100];rlocus(num,den);num=[15];den=[1680];rlocus(num,den);num=[10.5];den=[16870];rlocus(num,den);4324()/(163680)GsKssss通过编程绘制系统的根轨迹。num=[1];den=[11636800];rlocus(num,den);num=[147];den=[11636800];rlocus(num,den);num=[155.6];den=[11650300];rlocus(num,den);3、完成实验报告。五、讨论分析两个传递函数的特征在零、极点分布情况及分子分母的阶次有差别的情况下，对系统稳定性有什么影响？六、实验报告要求3、整理实验结果；4、对实验结果进行分析。实验三用Nyquist判据判定系统的稳定性一、实验名称用Nyquist判据判定系统的稳定性二、实验目的熟悉MATLAB环境下Nyquist图、Bode图的绘制方法，熟悉Nyquist判据的应用。三、预习要求1、熟悉MALAB运行环境2、熟悉Nyquist判据。四、实验内容与步骤1、设系统开环传递函数分别为：21()1/(3)(1)Gssss；22()52/(2)(25)Gssss；3()/(1)(5)GsKsss，K分别为10，100，1000；4()100(2)/(0.11)(0.21)(0.81)Gssssss通过编程绘制系统Nyquist图和Bode图，并用Nyquist判据判定系统的稳定性，给出判别理由。2、完成实验报告。五、讨论将实验结果与手工绘制的Bode图进行比较，找出二者的差别，并分析其对系统稳定性判定的影响。六、实验报告要求1、整理实验结果；2、对实验结果进行分析。实验四控制系统在SIMULINK环境下的建模与仿真一、实验名称控制系统在SIMULINK环境下的建模与仿真二、实验目的熟悉控制系统仿真分析方法，熟悉SIMULINK运行环境，掌握SIMULINK建模方法。三、预习要求1、熟悉SIMULINK运行环境2、熟悉控制系统仿真分析方法。四、实验内容与步骤1、设系统结构图分别为：①11s2343sssR(s)Y(s)-+②15ss21sR(s)Y(s)-+在SIMULINK环境下对其进行建模与仿真，并获得系统的单位阶跃响应曲线；2、完成实验报告。五、讨论改变部分典型环节零、极点，观察系统输出信号的变化，从理论上加以解释。六、实验报告要求1、整理实验结果；2、对实验结果进行分析。