自動控制原理實驗三用MATLAB實現(xiàn)線性系統(tǒng)的頻域分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實驗三 用MATLAB實現(xiàn)線性系統(tǒng)的頻域分析實驗?zāi)康模?掌握MATLAB平臺下繪制典型環(huán)節(jié)及系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的Bode圖和Nyquis圖（極坐標(biāo)圖）繪制方法；2掌握利用Bode圖和Nyquis圖對系統(tǒng)性能進(jìn)行分析的理論和方法。實驗要求：1根據(jù)內(nèi)容要求，寫出調(diào)試好的MATLAB語言程序，及對應(yīng)的結(jié)果。2. 記錄顯示的圖形，根據(jù)實驗結(jié)果與各典型環(huán)節(jié)的頻率曲線對比分析。3. 記錄并分析對二階系統(tǒng)bode圖的影響。4根據(jù)頻域分析方法分析系統(tǒng)，說明頻域法分析系統(tǒng)的優(yōu)點。5寫出實驗

2、的心得與體會。實驗內(nèi)容： 1典型二階系統(tǒng)繪制出，0.3，0.5，0.8，2的bode圖，記錄并分析對系統(tǒng)bode圖的影響。Bode圖程序：wn=6;znb=0.1 0.3 0.5 0.8 2；w=logspace(0,2,10000);figure(1);n=wn2;for k=znb d=1 2*k*wn wn2;sys=tf(n,d);bode(sys,w);hold on; end運行結(jié)果：結(jié)果分析：從圖中可看出越小，中頻段振蕩越劇烈。該二階系統(tǒng)是典型的振蕩環(huán)節(jié)，諧振頻率 ，諧振峰值當(dāng)時，,均為的減函數(shù)，越小，越大，振蕩幅度越大，超調(diào)量越大，過程越不平穩(wěn)且系統(tǒng)響應(yīng)速度越慢，當(dāng)時。單調(diào)減小

3、，此時無諧振峰值和諧振頻率，過程較平穩(wěn)。 2系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為繪制系統(tǒng)的Nyquist曲線、Bode圖，說明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 Bode圖：程序代碼：num=10;den=5 24 -5 0 0;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w)grid實驗結(jié)果：Nyquist圖：程序代碼：num=10;den=5 24 -5 0 0;nyquist(num,den)實驗結(jié)果：結(jié)果分析：因為開環(huán)傳遞函數(shù)在S右半平面有一個極點，即P=1，從Nyquist曲線可看出，奈氏曲線沒有包圍（-1，0），即R=0，根據(jù)奈氏穩(wěn)定判據(jù)，Z=P-R=1,不等于0，所以該系統(tǒng)不穩(wěn)定，從階躍響應(yīng)

4、曲線上也可以看出，系統(tǒng)不穩(wěn)定。2Bode圖：程序代碼：num=8 8;den=1 21 100 150 0 0;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w)grid 實驗結(jié)果：Nyquist圖：程序代碼：num=8 8;den=1 21 100 150 0 0;nyquist(num,den)實驗結(jié)果:結(jié)果分析：因為開環(huán)傳遞函數(shù)在S右半平面沒有極點，即P=0，從Nyquist曲線可看出，奈氏曲線逆時針包圍（-1，0）一圈，即R=1，根據(jù)奈氏穩(wěn)定判據(jù)，Z=P-R=-1,不等于0，所以該系統(tǒng)不穩(wěn)定，從階躍響應(yīng)曲線上也可以看出，系統(tǒng)不穩(wěn)定。3Bode圖：程序代碼：num=

5、4/3 4;den=0.0001 0.008 0.152 1 0;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w)grid實驗結(jié)果：Nyquist圖：程序代碼：num=4/3 4;den=0.0001 0.008 0.152 1 0;nyquist(num,den)實驗結(jié)果：結(jié)果分析：因為開環(huán)傳遞函數(shù)在S右半平面沒有極點，即P=0，從Nyquist曲線可看出，奈氏曲線沒有包圍（-1，0），即R=0，根據(jù)奈氏穩(wěn)定判據(jù)，Z=P-R=0,所以該系統(tǒng)不穩(wěn)定，從階躍響應(yīng)曲線上也可以看出，系統(tǒng)階躍響應(yīng)最終趨于穩(wěn)定，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。體會：本次實驗內(nèi)容劃算簡單，就是實驗結(jié)果的分析有點復(fù)雜，本次實驗總結(jié)有：頻域分析法分析系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，控制系統(tǒng)及其元部件的頻率特性可以用分析法和實驗法獲得，并可用多種形式的曲線表示，因而系統(tǒng)分析和控制器的設(shè)計可以應(yīng)用圖解法進(jìn)行。頻域分析法不僅適用于線性定常系統(tǒng)，還可以推廣應(yīng)用于某些非線性控制系統(tǒng)。通過這次實驗，我學(xué)會了用MATLAB來分析系統(tǒng)的頻域特性，頻域特性的圖解法主要有，Nyquist曲線、Bode圖，Nyquist曲線和Bode圖主要用來分析系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性，手工繪制Nyquist曲線、Bode圖很麻煩，而高階系統(tǒng)只能大概地繪出，這