自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告-中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)

1、實(shí)驗(yàn)一 MAYLAB的基本應(yīng)用一、試驗(yàn)?zāi)康?熟悉matlab的基本知識(shí)，會(huì)利用其與控制系統(tǒng)有關(guān)的函數(shù)分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、代碼：num=3 16 41 28; den=1 14 110 528 1494 2117 112; p=roots(num) z=roots(den)結(jié)果：p = -2.1667 + 2.1538i -2.1667 - 2.1538i -1.0000 z = -1.9474 + 5.0282i -1.9474 - 5.0282i -4.2998 -2.8752 + 2.8324i -2.8752 - 2.8324i -0.0550 閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)全部位于

2、s左半平面，所以系統(tǒng)是穩(wěn)定系統(tǒng)。開環(huán)零點(diǎn)與開環(huán)極點(diǎn)全部位于s左半平面，所以系統(tǒng)是最小項(xiàng)為系統(tǒng)。2、1）單位階躍響應(yīng)代碼：num=10 25; den=0.16 1.96 10 25; step(num,den);2） 單位脈沖響應(yīng)代碼：num=10 25; den=0.16 1.96 10 25; impulse(num,den);3)輸入信號(hào)為r(t) = 1 + t的響應(yīng)曲線代碼：t=-10:0.1:10; r=1+t; num=10 25; den=0.16 1.96 10 25; sys=tf(num,den); lsim(sys,r,t);3、Simulink仿真原系統(tǒng)的框圖 nyq

3、uist頻率曲線和伯德圖 4、代碼：G=tf(1,conv(0.01 1,0.02 1),0); rlocus(G);5、1）代碼：num=1 2; den=conv(1 4 3,1 4 3); G=tf(num,den); rlocus(G);根軌跡不都在左半平面，所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。2）K=55時(shí)代碼：num=55 110; den=conv(1 4 3,1 4 3); numc,denc=cloop(num,den,-1); G=tf(numc,denc); impulse(G)K=56時(shí)代碼：num=56 112; den=conv(1 4 3,1 4 3); numc,denc=cloo

4、p(num,den,-1); G=tf(numc,denc); impulse(G)6、原系統(tǒng)的框圖：結(jié)果： 實(shí)驗(yàn)二典型環(huán)節(jié)及階躍響應(yīng)測試（模擬實(shí)驗(yàn)） 一、基本原理控制系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)是采用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)法來模擬各種典型環(huán)節(jié)，即利用運(yùn)算放大器和RC 組成的不同輸入網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組合，模擬出各種典型環(huán)節(jié)，然后按照給定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖將這些模擬環(huán)節(jié)連接起來， 便得到了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。然后將輸入信號(hào)加到模擬系統(tǒng)的輸入端，使系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這時(shí)，可利用計(jì)算機(jī)或示波器等測試儀器，測量系統(tǒng)的輸出，便可觀測到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，并進(jìn)行性能指標(biāo)的測量。若改變系統(tǒng)的某一參數(shù)，還可進(jìn)一步分析研究參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。二、實(shí)

5、驗(yàn)內(nèi)容 1、比例環(huán)節(jié)，其中取R1 = 100K ， R2 = 200K ， 傳遞函數(shù)：G（s）=-R2/R1=-2階躍響應(yīng)曲線：2、 積分環(huán)節(jié)，取R1 =100K ， C= 1f ， 傳遞函數(shù)：G(s)=-1/R1*Cs=-1/0.1s階躍響應(yīng)曲線：3、 微分環(huán)節(jié)令R2 = 100K ，C1 =1f ，C2 =0.01f ，傳遞函數(shù)：G（s）=-R2*C1*s/(1+R2*C2s)=-100s/(1000+s)階躍響應(yīng)曲線：4、 慣性環(huán)節(jié)取R1 =100K R2 =200K ， C = 1f ， 傳遞函數(shù)：G(s)=-2/(1+0.2s)階躍響應(yīng)曲線：5、 振蕩環(huán)節(jié)， 傳遞函數(shù)：G(s)=n

6、2/(s2+2n s+n 2)階躍響應(yīng)曲線： 記錄參數(shù) % tp ts 階躍響應(yīng)波形n=10rad/s(R1=100KC1=1uF)=0100%0.341s無窮大圖1=0.2544%0.331s0.698s圖2=0.516%0.354s0.7541s圖3=10沒有峰值0.991s圖4n=100rad/s(R1=100KC1=0.01uF)=0.2544%0.032s0.161s圖5=0.516%0.036s0.975s圖6 圖1 圖2 圖3 圖4 圖5 圖6阻尼比越大，超調(diào)量越小，響應(yīng)的振蕩傾向越弱，平穩(wěn)性越好。當(dāng)阻尼比一定時(shí)，自然振蕩頻率越大，快速性越好。 實(shí)驗(yàn)三連續(xù)系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)校正（模

7、擬實(shí)驗(yàn)） 1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深理解串聯(lián)校正裝置對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的校正作用。（2）對(duì)給定系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正設(shè)計(jì)，并通過模擬實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）串聯(lián)超前校正（S閉合引入校正） 取原系統(tǒng)電路元件數(shù)值為：R1 = 100K , C1 =1f ， R2 = R3 =200K ，C3 =0.1f ， R5 = 300K ，R4 = 100K ， C2 =0.1f （2） 串聯(lián)滯后校正（S閉合引入校正） 仍對(duì)上述圖系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)滯后校正，校正前原系統(tǒng)不變。當(dāng)S 開關(guān)閉合后，串入滯后校正裝置Gc(s) ，對(duì)應(yīng)模擬電路圖如圖。R2 = 100K ， R3 = 300K ， C2 =10f 1.

8、 原系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及伯德圖原系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：G(s)=120/s(0.03s+1)代碼：G=tf(120,0.03,1,0);bode(G)Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(G)伯德圖：2.原系統(tǒng)及各校正環(huán)節(jié)的模擬線路圖及校正前后系統(tǒng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖，測試數(shù)據(jù)及響應(yīng)波形。 系統(tǒng) 指標(biāo) 校正前 超前校正后 滯后校正后階躍響應(yīng)曲線 圖1 圖3 圖5伯德圖 圖2 圖4 圖6% 42% 25%18%tp 0.051 0.03960.119ts 0.256 0.1240.790 29.5度 44.3度51.6度c 59.0rad/s 71.8rad/s24.3rad/s階躍響應(yīng)曲線和伯德圖：(1)校正前 圖1 圖2（2）超前校正后 圖3 圖4 （3）滯后校正后 圖5 圖63. 串聯(lián)