Matlab仿真实训

运动控制系统仿真学院：电气与控制工程学院班级：自动化1201姓名：任佩立学号：12060501271实验一：控制系统的模型与转换1.请将下面的传递函数模型输入到matlab环境。]52)1)[(2(24)(32233sssssssG在Matlab指令输入窗口输入如下指令:s=tf('s');G=(s^3+4*s+2)/(s^3*(s^2+2)*((s^2+1)^3+2*s+5))图1-1-1函数G输入结果)99.02.0)(1(568.0)(22zzzzzH，T=0.1s在Matlab指令输入窗口输入如下指令:z=tf('z');H=(z^2+0.658)/((z-1)*(z^2-0.2*z+0.99))2图1-1-2函数H化为一般形式在Matlab指令输入窗口输入如下指令:num=[100.658];den=[1-1.21.19-0.99];H=tf(num,den,'Ts',0.1)图1-2函数H输出结果2.请将下面的零极点模型输入到matlab环境。请求出上述模型的零极点，并绘制其位置)1)(6)(5()1)(1(8)(22ssssjsjssG在Matlab指令输入窗口输入如下指令:P=[0;0;-5;-6;i;-i];Z=[-1-i;-1+i];G=zpk(Z,P,8)图1-2-1函数G转化输入指令：pzmap(G)3图1-2-2函数G极零点分布图)2.8()6.2)(2.3()(1511zzzzzH，T=0.05s输入指令：z=tf('z');H=((z^-1+3.2)*(z^-1+2.6))/(z^-5*(z^-1-8.2))图1-2-3函数H转化（1）输入指令：num=[-8.32-5.8-1000000];4den=[8.2-100];H=tf(num,den,'Ts',0.05)图1-2-4函数H转化（2）输入指令：pzmap(H)图1-2-5函数H极零点分布图3.设描述系统时域行为的高阶微分方程为)(2)(5)(4)(13)()3(tutytytyty，5试建立其状态空间模型并将其输入到matlab环境。输入指令：A=[010;001;-5-4-13];B=[0;0;1];C=[100;000;000];D=[0;0;0];G=ss(A,B,C,D)1-3-1方程在Matlab环境输出结果6实验二：线性系统分析1.请分析下面传递函数模型的稳定性。221)(23ssssG输入指令：mun=[1];den=[1212];G=tf(num,den);eig(G)'图2-1-1输出结果如图2-1-1系统具有两个零实部根，其余根有负实部，系统临界稳定。pzmap(G)7图2-1-2函数G极零点分布图13)50600300(13)(22ssssssG输入指令：mun=[31];den=[3006005031];G=tf(num,den);eig(G)'8图2-1-3输出结果如图2-1-3，系统有两个正实部跟，系统不稳定。pzmap(G)图2-1-4函数G极零点分布图2.请判定下面离散系统的稳定性)05.025.02.0(23)(23zzzzzH9输入指令：mun=[-32];den=[1-0.2-0.250.05];H=tf(num,den);eig(H)'图2-2-1输出结果如图2-2-1，，系统有正根，所以不稳定pzmap(H)图2-2-2函数H极零点分布图10)34039.804.10215.20368.791.1576.1112.2)(1234512zzzzzzzzH输入指令：z=tf('z');H=(2.12*z^-2+11.76*z^-1+15.91)/(z^-5-7.368*z^-4-20.15*z^-3+102.4*z^-2+80.39*z^-1-340)图2-2-3函数H转化结果输入指令：mun=[-15.91-11.76-2.120000000000000000];den=[340-80.39-102.420.157.368-10000000000000];H=tf(mun,den);eig(H)11图2-2-4输出结果如图2-2-4，系统具有一个正根，所以不稳定。pzmap(H)12图2-2-5函数H极零点分布图3.设描述系统的传递函数为4032010958411812467284224494536546364032018576022208812266436380598251418)(2345678234567ssssssssssssssssG假定系统具有零初始状态，请求出单位阶跃响应曲线和单位脉冲响应曲线。输入指令：num=[1851459823638012266422208818576040320];den=[1365464536224496728411812410958440320];G=tf(num,den);step(G)图2-3-1输入指令13图2-3-2函数G阶跃响应曲线impulse(G)142-3-3函数G脉冲响应曲线15实验三：线性系统Simulink仿真应用1．请分析下面传递函数模型阶跃响应。221)(23ssssG在simulink界面画出框图如下：图3-1-1函数G模型图3-1-2函数G阶跃响应曲线2．请分析下面离散系统的脉冲响应。13)50600300(143)(2223sssssssG16在simulink界面画出G的模型：图3-2-1函数G模型图3-2-2函数G脉冲响应曲线3．对离散采样系统进行分析，并求出其阶跃响应。G(s)零阶保持器u(t)y(t)-+其中：2373)(23sssssG建立模型：17图3-3-1离散系统模型图3-3-1离散系统阶跃响应曲线4．设计控制器，使得下列系统稳定。)2.1)(2)(3()3.2)(1()(ssssssG未校正之前系统模型：图3-4-1未校正前系统模型18图3-4-2未校正前响应曲线图3-4-2校正后系统模型图3-4-2校正后响应曲线19实验四：电力电子SIMULINK仿真1.单相半波可控整流电路仿真（电阻性负载）u1Tu2uGuTidRud图4-1-1单向半波整流电路（阻性负载）原理图在simulink界面建立模型：图4-1-2整流电路模型（阻性负载）图4-1-3触发角为60°时的波形（阻性负载）202.单向半波可控整流电流仿真（阻感性负载）LRu1u2TiduTuLuRudVT图4-2-1图4-1-1单向半波整流电路（阻感性负载）原理图在simulink界面建立仿真模型如下：图4-2-2整流电路模型（阻感性负载）图4-2-3触发角为60°时的波形（阻感性负载）21总结体会本次运动控制系统仿真实训，主要应用的软件是Matlab。实训分成四个部分，循序渐进，我掌握了将函数输入Matlab界面；运用Matlab求出函数极零点，分析系统的稳定性，绘制系统的极零点分布图；求系统的阶跃响应和脉冲响应曲线。利用simulink建模，分析系统的在输入不同信号时的响应；设计控制器进行校正，改善系统性能。对电力电子技术中变流电路进行仿真，加深了对变流技术的理解。在实训过程中，由开始的不熟练到后来的得心应手，开始一知半解到后来清楚明了。通过本次实训，使我对自动控制有了更深层次的认识。感谢杨老师和张老师的悉心指导。