自动控制原理MATLAB仿真实验

自动控制原理MATLAB仿真实验

自动控制原理MATLAB仿真实验

实验一 典型环节的MATLAB仿真

一、实验目的

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。

3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的使用

MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。

1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter键或在工具栏单击

按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。

2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。

图1-1 SIMULINK仿真界面 图1-2 系统方框图

3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下:

1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transf

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实验一 典型环节的MATLAB仿真

一、实验目的

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。

3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的使用

MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。

1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter键或在工具栏单击

按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。

2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。

图1-1 SIMULINK仿真界面 图1-2 系统方框图

3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：

1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图

实验一 MATLAB及仿真实验（控制系统的时域分析）

一、实验目的

学习利用MATLAB进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点

1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？

3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法

（一） 四种典型响应

1、 阶跃响应：

阶跃响应常用格式：

1、step(sys)；其中sys可以为连续系统，也可为离散系统。 2、step(sys,Tn)；表示时间范围0---Tn。 3、step(sys,T)；表示时间范围向量T指定。

4、Y?step(sys,T)；可详细了解某段时间的输入、输出情况。

2、 脉冲响应：

?脉冲函数在数学上的精确定义：?f(x)dx?1

0f(x)?0,t?0其拉氏变换为：

f(s)?1

Y(s)?G(s)f(s)?G(s)所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① impulse(sys)； ②

impulse(sys,Tn);impulse(sys,T);

③ Y?

实验一 系统的数学模型

一、实验目的和任务 1、 学会使用MATLAB的命令； 2、 掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。 3、 掌握用MATLAB 求取系统的数学模型 二、实验仪器、设备及材料 1、 计算机 2、 MATLAB软件 三、实验原理

1、 MATLAB软件的使用

2、 使用MATLAB软件在计算机上求取系统的传递函数 四、实验报告要求

1、 将各实验内容的要求写入实验报告。 2、 写出要求的实验程序。 3、 记录各命令运行后的结果 五、实验内容

例1-3、设置传递函数G(s)?6(s?5)，时间延迟常数τ?4 22(s?3s?1)方式1：set(G,'ioDelay',4) %为系统的ioDelay属性设定值

G %显示传递函数

解：该传递函数模型可以通过下面的语句输入到MATLAB工作空间为： >> num=6*[1,5];

den=conv([1,3,1],[1,3,1]); G=tf(num,den); set(

自动控制原理

MATLAB仿真实验

实 验 指 导 书

电气电子信息工程系自动化教研室

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实验一 典型环节的MATLAB仿真

一、实验目的

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。

2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的使用

MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。

1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。

2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。

图1-1 SIMULINK仿真界面

3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：

图1-2 系统方框图

1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink下

自动控制原理

MATLAB仿真实验

实 验 指 导 书

电气电子信息工程系自动化教研室

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实验一 典型环节的MATLAB仿真

一、实验目的

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。

2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的使用

MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。

1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。

2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。

图1-1 SIMULINK仿真界面

3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：

图1-2 系统方框图

1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink下

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书（2009）

一．仿真实验内容及要求：

1．MATLAB软件

要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。 2．各章节实验内容及要求

1）第三章 线性系统的时域分析法

? 对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行

比较，分析仿真结果；

? 对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制

器的作用；

? 在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。

，在Ka?100时，试采? 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。 2）第四章 线性系统的根轨迹法

? 在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5；

； ? 利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）

? 在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18，并对结果进行分析。

3）第五章 线性系统的频域分析法

实验1. 控制系统模型的建立

1.1. 实验目的

1、掌握利用MATLAB建立控制系统模型的方法。 2、掌握系统的各种模型表述及相互之间的转换关系。 3、学习和掌握系统模型连接的等效变换。

1.2. 实验原理

1.2.1. 系统模型的MATLAB描述

系统的模型描述了系统的输入、输出变量以及内部各变量之间的关系，表征一个系统的模型有很多种，如微分方程、传递函数模型、状态空间模型等。这里主要介绍系统传递函数（TF）模型、零极点增益（ZPK）模型和状态空间（SS）模型的MATLAB描述方法。

1）传递函数（TF）模型

传递函数是描述线性定常系统输入-输出关系的一种最常用的数学模型，其表达式一般为

在MATLAB中，直接使用分子分母多项式的行向量表示系统，即

调用tf函数可以建立传递函数TF对象模型，调用格式如下：

tfdata函数可以从TF对象模型中提取分子分母多项式，调用格式如下：

1

2）零极点增益（ZPK）模型 传递函数因式分解后可以写成

式中， 称为传递函数的零点， 称为传递函数的极点， 称为传递系数（系统增益）。即：

调用zpk函数可以创建ZPK对象模型，调用格式如下：

同样，MATLAB提供了zpkdata命令用来提取系统的零极点

自动控制原理实验指导书

一．自动控制原理实验指导

1．实验一 线性系统时域响应分析............................................................................1 2．实验二 线性系统的根轨迹....................................................................................7 3．实验三 线性系统的频域分析..............................................................................12 4．实验四 线性系统串联校正................................................................................16 5．实验五 数字PID控制..........................................................................................22

沧州师范学院

自动控制原理实验指导书

一．自动控制原理实验指导

1．实验一 线性系统时域响应分析............................................................................1 2．实验二 线性系统的根轨迹....................................................................................7 3．实验三 线性系统的频域分析..............................................................................12 4．实验四 线性系统串联校正................................................................................16 5．实验五 数字PID控制..........................................................................................22

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