【正文】 輸出。例：已知系統(tǒng)框圖如圖 63 所示，采用 PID 控制器，使得控制系統(tǒng)得性能達(dá)到最優(yōu)。圖 62 中，GAIN 模塊的增益值對(duì)應(yīng)于 參數(shù)，積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)，可以通過pK傳函模塊來實(shí)現(xiàn)。2．進(jìn)行 PID 控制器參數(shù)工程整定技能訓(xùn)練。2．根據(jù)求出的穩(wěn)定裕度情況，判定采用何種校正網(wǎng)絡(luò)來校正原有系統(tǒng)。grid。 [gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den)。denc1=[1/ (beit*w1),1]。在原系統(tǒng) ，即（,）處畫一條斜率為 的直線，1T)(lg20,(ccjG? decB/20此直線與 0dB 線及20dB 線的交點(diǎn)分別為超前校正部分的兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率。[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0)。title([‘校正前：幅值裕量=’,num2str(20*log10(gm1)),’db’,’相位裕量=’,num2str(pm1),’ 0’。grid。 denc=[ beit*T,1]。 r=40。[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w)。引入滯后裝置的真正目的不是為了提供一個(gè)滯后相角，而是要使系統(tǒng)增益適當(dāng)衰減，以便提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。subplot(2,1,2)。 %返回系統(tǒng)新的相角裕度和幅值裕度 printsys(numc,denc) %顯示校正裝置的傳遞函數(shù) disp(’校正之后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為: ’)。即 。 ),5,45( 000 cmc ???????令取為 原 系 統(tǒng) 的 相 角 裕 度 ????m??sin1e=5。 den0=[2,1,0]。最常用的經(jīng)典校正方法有根軌跡法和頻域法。?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(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．典型二階系統(tǒng) 22)(nssG????繪制出 ， ，2 的 bode 圖，記錄并分析 對(duì)系統(tǒng) bode 圖的6?n?? ?影響。plot(phase,20*log10(mag))ngrid %繪制 nichols 圖線上的網(wǎng)格2．幅值裕量和相位裕量幅值裕量和相位裕量是衡量控制系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，需要經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算求取。grid onxlabel(‘w/s^1’)。[mag,phase,w]=bode(num,den,w)。w=logspace(2,3,100)。p = + 若上例要求繪制 間的 Nyquist 圖，則對(duì)應(yīng)的 MATLAB 語句為：)10,(32???num=[2 6]。采用這種方法可直觀的表達(dá)出系統(tǒng)的頻率特性，分析方法比較簡單，物理概念明確。自動(dòng)控制理論仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書20五、預(yù)習(xí)要求1. 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)知識(shí)，運(yùn)行編制好的 MATLAB 語句，熟悉根軌跡的繪制函數(shù)rlocus()及分析函數(shù) rlocfind(),sgrid()。可見，rltool 可以作為系統(tǒng)綜合的實(shí)用工具，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用。實(shí)現(xiàn)這一要求的工具為 rltool，其調(diào)用格式為：rltool 或 rltool(G)例 34：單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) )50(2)5(1.)2??ssG輸入系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)此對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。rlocus(G)[k,r]=rlocfind(G)Select a point in the graphics windowselected_point = + k = r = + 同時(shí)我們還可以繪制出該增益下閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，如圖 33(b)所示。MATLAB 中實(shí)現(xiàn)這一要求的函數(shù)為 sgrid( )，該函數(shù)的調(diào)用格式為：?n?sgrid( , ) 已知 和 的數(shù)值，作出等于已知參數(shù)的等值線。將鼠標(biāo)移至根軌跡圖選定的位置，單擊左鍵確定，根軌跡圖上出現(xiàn)“+”標(biāo)記，即得到了該點(diǎn)的增益 K 和閉環(huán)根 r 的返回變量值。 %定義分母多項(xiàng)式 rlocus (num,den) %繪制系統(tǒng)的根軌跡 grid %畫網(wǎng)格標(biāo)度線 xlabel(‘Real Axis’),ylabel(‘Imaginary Axis’) %給坐標(biāo)軸加上說明 title(‘Root Locus’) %給圖形加上標(biāo)題名則該系統(tǒng)的根軌跡如圖 31 所示： 若上例要繪制 K 在（1，10）的根軌跡圖，則此時(shí)的 MATLAB 的調(diào)用格式如下，對(duì)應(yīng)的根軌跡如圖 32 所示。rlocus(num,den,k) 開環(huán)增益 k 的范圍人工設(shè)定。二、基礎(chǔ)知識(shí)及 MATLAB 函數(shù) 根軌跡是指系統(tǒng)的某一參數(shù)從零變到無窮大時(shí)，特征方程的根在 s 平面上的變化軌跡。自動(dòng)控制理論仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書14五、預(yù)習(xí)要求1. 預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)中基礎(chǔ)知識(shí)，運(yùn)行編制好的 MATLAB 語句，熟悉 MATLAB 指令及 step( )和impulse( )函數(shù)。2．對(duì)典型二階系統(tǒng) 22)(nss????1）分別繪出 ， 分別取 0, 和 時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線，/(2radn??分析參數(shù) 對(duì)系統(tǒng)的影響，并計(jì)算 = 時(shí)的時(shí)域性能指標(biāo) 。該函數(shù)的功能是構(gòu)造 hurwitz 矩陣。MATLAB 中對(duì)多項(xiàng)式求根的函數(shù)為 roots()函數(shù)。 hold ontext(,’wn=1’)num2=[0 0 4]。t=0::10。1） 對(duì)二階系統(tǒng)性能的影響?設(shè)定無阻尼自然振蕩頻率 ，考慮 5 種不同的 值： =0,)/(1sradn???和 ，利用 MATLAB 對(duì)每一種 求取單位階躍響應(yīng)曲線，分析參數(shù) 對(duì)系統(tǒng)的影響。 step(num,den) grid title(‘Unitstep Response of sG(s)=s/(s^2++1)’)3）斜坡響應(yīng)MATLAB 沒有直接調(diào)用求系統(tǒng)斜坡響應(yīng)的功能指令。 step(num,den,t) 即可得到系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線在 010s 間的部分，如圖 22 所示。則 MATLAB 的調(diào)用語句： num=[0 0 25]。?n?3．熟練掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性的判斷方法。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按下列各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，建立相應(yīng)的 SIMULINK 仿真模型，觀察并記錄其單位階躍響應(yīng)波形。用鼠標(biāo)單擊工具欄中的“ ”按鈕，便能自動(dòng)運(yùn)行仿真環(huán)境下的系統(tǒng)框圖模型。4）選取階躍信號(hào)輸入函數(shù)。以圖 12 所示的系統(tǒng)為例，說明基本設(shè)計(jì)步驟如下：1）進(jìn)入線性系統(tǒng)模塊庫，構(gòu)建傳遞函數(shù)。自動(dòng)控制理論仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1自動(dòng)控制理論仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄實(shí)驗(yàn)一 典型環(huán)節(jié)的 MATLAB 仿真 ...........................................................................................................2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..........................................................................................................................................2二、SIMULINK 的使用 ..........................................................................................................................2三、實(shí)驗(yàn)原理 ..........................................................................................................................................3四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 ..........................................................................................................................................5五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ..........................................................................................................................................5六、預(yù)習(xí)要求 ..........................................................................................................................................6實(shí)驗(yàn)二 線性系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)分析 ..................................................................................................................6一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..........................................................................................................................................6二、基礎(chǔ)知識(shí)及 MATLAB 函數(shù) ...........................................................................................................6三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 ........................................................................................................................................13四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ........................................................................................................................................13五、預(yù)習(xí)要求 ........................................................................................................................................14實(shí)驗(yàn)三 線性系統(tǒng)的根軌跡 ..........................................................................................................................14一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?........................................................................................................................................14二、基礎(chǔ)知識(shí)及 MATLAB 函數(shù) .........................................................................................................14三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 ........................................................................................................................................19四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ........................................................................................................................................19五、預(yù)習(xí)要求 ........................................................................................................................................19實(shí)驗(yàn)四 線性系統(tǒng)的頻域分析 ......................................................................................................................20一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..................