華北電力大學自動控制原理計算機控制實驗報告

1、 華北電力大學實 驗 報 告| 實驗名稱 計算機控制技術(shù)實驗 課程名稱 計算機控制技術(shù) | 專業(yè)班級：計科1203班 學生姓名：張毅民 學 號：201209010324 成 績：指導教師：祁在山 實驗日期：2014年11月華 北 電 力 大 學 實 驗 報 告實驗設(shè)備、平臺 Matlab軟件，SIMULINK動態(tài)仿真集成環(huán)境實驗一：【例10-1】某單位負反饋系統(tǒng)如下圖所示，已知：r(t)=4+6t , n(t)= - 1(t) , 試求：（1） 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（2） 要想減少擾動n(t)產(chǎn)生的誤差，應提高哪一個比例系數(shù)；（3） 若將積分因子移到作用點之前，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差如何變化。解：由圖可

2、知其傳遞函數(shù)G1(s)=K1/S;G2(s)=K2/(+4S); =ess已知R(s)=Lr(t)=4/S+6/;N(s)=-1/S;H(s)=1;化簡ess得：最后得ess=24/(K1*K2)+1/K1；其中1/K1為擾動誤差；如圖在SIMULINK環(huán)境下搭建如下的系統(tǒng)：取K1=4，K2=6，穩(wěn)態(tài)誤差ess=24/(K1*K2)+1/K1；則ess=1.25。擾動誤差ess1=1/K1，要是在要是減少擾動誤差，則有公式可以看出需要增大K1；或者改變K1或者K2，由Scope可以看出擾動誤差的最終變化情況：在K1=4時，由圖看擾動誤差ess1：在K2=45時，由圖看：能夠明顯看出K2變大的時

3、候擾動誤差的最終值（黃色線）與之前相比變小了。若將積分因子移到作用點之前，如圖所示：其所產(chǎn)生的波形如下圖所示：能夠明顯看出，中間有個時刻是由擾動n(t)所產(chǎn)生的作用，但是由擾動n(t)所產(chǎn)生的誤差為零，給定輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差不變。 實驗二【例10-8】某系統(tǒng)在零初始條件下的單位階躍響應為h(t)=，試求系統(tǒng)傳遞函數(shù)及零初始條件下的單位脈沖響應。 解： 實驗三【例10-10】系統(tǒng)閉環(huán)特征方程分別如下，試確定特征根在s平面的位置，并判斷系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性：(1) =0；(2) =0。試用古爾維茨判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 解：輸入程序如下： 實驗四【例10-12】 給出一個線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，求各個

4、極點引起的事件響應 解 numG=3 2;denG=2 4 5 1;resG,polG,otherG=residue(numG,denG);W=abs(imag(polG(1);D=real(polG(1);C=-angle(resG(1);r=abs(resG(1);i=0;for t=0:0.01:20 i=i+1;yc(i)=2*r*exp(-0.8796*t)*cos(1.1414*t-C); yr(i)=resG(3)*exp(polG(3)*t);y(i)=yc(i)+yr(i);endt=0:0.01:20;plot(t,yc);hold on;plot(t,yr,-);hold

5、 on;plot(t,y);axis(0 20 -0.4 0.8);grid on 實驗結(jié)果如下 實驗五【例10-13】單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)= ，求各個極點引起的時間響應。解：clear,clc;num=0.4 1;den=conv(1 0,1 0.6);G1=tf(num,den);G11=feedback(G1,1);%feedback 用來求取反饋回路的傳遞函數(shù)t=0:0.1:20;y=step(G11,t);plot(t,y,k);title(step respond curve);text(20.5,0,s);grid on;l=length(y);yss=y(l)

6、;ym,loc=max(y);pos=100*(ym-yss)/yss;tp=t(loc);%finding tsi=l+1;n=0;while n=0 i=i-1; if i=1 n=1; elseif y(i)=1.02*yss n=1; endendt1=t(i);i=i+1;n=0;while n=0 i=i-1; if y(i)t2 ts2=t1; else ts2=t2; end實驗結(jié)果如下圖所示：實驗六【例10-14】已知二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=,求時的階躍響應和脈沖響應曲線。解：clear,clc; wn=5;w2=wn*wn;num=w2;for ks=0.1:0.1:

7、2 den=1 2*wn*ks w2; figure(1); step(num,den); hold on; figure(2); impulse(num,den); hold onend結(jié)果如下：實驗七【例10-25】已知負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)= ，試繪制幅相頻率特性曲線，并判斷閉環(huán)根的分布及閉環(huán)穩(wěn)定性。解：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的分子、分母均含有不穩(wěn)定環(huán)節(jié)，因此在手繪時很容易出錯。num=10 -20 50;den=conv(1 2,1 -0.5);nyquist(num,den)系統(tǒng)的Nyquist曲線如下圖所示，因為右半平面的開環(huán)極點數(shù)p=1，根據(jù)奈氏判據(jù)，右半平面的閉環(huán)極點數(shù)z

8、=p-(a-b)=1-(1-2)=2，所以閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。實驗八【例10-26】二階系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)= ，利用Nyquist曲線求單位負反饋構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：在給出開環(huán)傳遞函數(shù)的時候，能夠通過開環(huán)傳遞函數(shù)求得其極點的 個 數(shù)，然后通過圖形判斷繞（-1，j0）的圈數(shù)N，通過這兩個條件判斷其是否穩(wěn)定。輸入以下程序：num=2 5 1;den=1 2 3;nyquist(num,den)得到Nyquist曲線： 實驗九【例10-27】已知一振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=，求當T=5時，=0.1、0.2、0.3、.、1.2時的幅相頻率特性曲線和對數(shù)幅頻相頻特性曲線。解：輸入程序如下圖所示：T=5;a=T*T;num=1;for ks=0.1:0