北理自控實(shí)驗(yàn)報(bào)告(編輯修改稿)
2024-09-25 21:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Toolbox preference選項(xiàng)：屬性設(shè)置功能，可以設(shè)置控制系統(tǒng)中得各種屬性值。Page Setup選項(xiàng)：頁面設(shè)置功能，可以對(duì)打印輸出和顯示頁面進(jìn)行設(shè)置。（2）【Edit】菜單Plot Configuration選項(xiàng)：對(duì)顯示窗口及顯示內(nèi)容進(jìn)行配置。Line Style選項(xiàng)：線型設(shè)置功能，可以對(duì)輸出響應(yīng)曲線的線型進(jìn)行設(shè)置。Viewer Preference選項(xiàng)：對(duì)當(dāng)前窗口的坐標(biāo)、顏色、字體、響應(yīng)曲線的特性參數(shù)等屬性進(jìn)行設(shè)置。（3）右鍵菜單在運(yùn)行界面上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，將會(huì)彈出一個(gè)彈出式菜單，菜單上個(gè)選項(xiàng)的功能分別為：Plot Types: 選擇繪制的系統(tǒng)曲線類型，可選的類型有單位階躍響應(yīng)、單位沖擊響應(yīng)、波特圖、奈奎斯特圖、零極點(diǎn)圖等。System:選擇需要仿真的系統(tǒng)。Characteristic:系統(tǒng)的性能指標(biāo)選項(xiàng)。Grid:顯示和關(guān)閉網(wǎng)格。Normalize:正常顯示模式。Fall View:滿界面顯示模式。Properties:性能編輯器選項(xiàng)，可以設(shè)置畫面的標(biāo)題、坐標(biāo)標(biāo)志、坐標(biāo)范圍、線型、顏色、性能指標(biāo)等。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 試用MATLAB繪制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。實(shí)驗(yàn)代碼及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 num=[80]。 den=[1 2 0]。 G=tf(num,den) *建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型 Transfer function:80s^2 + 2 s T=feedback(G,1) Transfer function: 80s^2 + 2 s + 80 step(T) *繪制單位階躍響應(yīng)曲線2. 已知二階系統(tǒng)（1）=，=5，試用MATLAB繪制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線，并求取系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標(biāo)。（2）=1，從0變化到2，求此系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。（3）=，從0變化到1（0），求此系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。（4）觀察上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析這兩個(gè)特征參數(shù)對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)特性的影響。(1)實(shí)驗(yàn)代碼及實(shí)驗(yàn)結(jié)果： num=[25]。 den=[1 6 25]。 G=tf(num,den) Transfer function: 25s^2 + 6 s + 25 ltiview結(jié)論：延遲時(shí)間：上升時(shí)間：峰值時(shí)間：調(diào)整時(shí)間：超調(diào)量：%（2）l=0::2。t=0::40。hold on。for i=1:length(l)num=1。den=[1,2*l(i),1]。G=tf(num,den)。GS=step(G,t)。plot(t,GS)。end（3）(3)w=::1。t=0::100。hold on。for i=1:length(w)num=[w(i)^2]。den=[1,w(i),w(i)^2]。G=tf(num,den)。GS=step(G,t)。plot(t,GS)。end(4)ω越大，td越小，tr越小，tp越小，ts越小，但超調(diào)量保持不變。而ζ不影響峰值高度和超調(diào)量，卻影響著系統(tǒng)的上升時(shí)間、峰值時(shí)間和延遲時(shí)間。四、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)通過這次實(shí)驗(yàn)，使我掌握了利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)求解和仿真的方法。并通過使用LTI Viewer工具觀察出系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，從而研究出二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，研究出二階系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)特性的影響，并能直觀的通過曲線觀察到系統(tǒng)響應(yīng)的變化。通過實(shí)驗(yàn)與理論課上各項(xiàng)指標(biāo)的定義和計(jì)算相結(jié)合，使我對(duì)這項(xiàng)知識(shí)的理解更加深刻。實(shí)驗(yàn)三 根軌跡分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。二、?shí)驗(yàn)原理根軌跡是指系統(tǒng)某一參數(shù)變化時(shí)，閉環(huán)特征跟在S平面上運(yùn)動(dòng)的軌跡。在MATLAB中，提供了用于根軌跡分析的專門函數(shù)。(1)rlocus函數(shù)使用方法如下：Rlocus(sys) 繪制單輸入單輸出LTI系統(tǒng)的根軌跡圖Rlocus(sys，k) 使用用戶指定的K來繪制根軌跡圖(2)rlocfind函數(shù)使用方法如下：[k,poles]=rlocfind(sys)計(jì)算鼠標(biāo)選取點(diǎn)處的根軌跡增益值和閉環(huán)極點(diǎn)值，可在圖形窗口根軌跡圖中顯示出十字光標(biāo)，當(dāng)用戶選擇其中一點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的增益值和極點(diǎn)值記錄在k和poles中。[k,poles]=rlocfind(sys，p)計(jì)算最靠近給定閉環(huán)極點(diǎn)p處的根軌跡增益。(3)sgrid函數(shù)使用方法如下：sgrid 可在連續(xù)系統(tǒng)根軌跡或零極點(diǎn)圖上繪制出柵格線，柵格線由等阻尼系數(shù)和等自然頻率線構(gòu)成。sgrid(‘new’) 先清除當(dāng)前的圖形，然后繪制出柵格線，并將坐標(biāo)軸屬性設(shè)置成hold on。sgrid(z,Wn) 指定阻尼系數(shù)z和自然頻率Wn。sgrid(z,Wn,’new’)指定阻尼系數(shù)z和自然頻率Wn,在繪制柵格線之前清除當(dāng)前的圖形并將坐標(biāo)軸屬性設(shè)置成hold on。 MATLAB提供了一個(gè)根軌跡設(shè)計(jì)工具Rltool,在命令窗口輸入rltool命令即可啟動(dòng)該工具，也可輸入rltool(sys)命令打開帶系統(tǒng)模型sys的根軌跡設(shè)計(jì)器。Rltool工具既可以分析系統(tǒng)根軌跡也能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體使用方法請(qǐng)參照MATLAB幫助或查閱相關(guān)資料。(1)使用MATLAB繪制系統(tǒng)的根軌跡圖。(2)求根軌跡的兩條分支離開實(shí)軸的K值，并確定該K值對(duì)應(yīng)的所有閉環(huán)極點(diǎn)。(3)以區(qū)間[40,5]之間的值代替s=12處的極點(diǎn)，重新繪制根軌跡圖，觀察其對(duì)根軌跡圖的影響。 實(shí)驗(yàn)代碼與實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）根軌跡圖42 z=[5]。 p=[1 3 12]。 k=[1]。 Gzpk=zpk(z,p,k) *建立零極點(diǎn)模型 Zero/pole/gain: (s+5)(s+1) (s+3) (s+12) rlocus(Gzpk) *繪制根軌跡圖（2）求K值 [k,ploles]=rlocfind(Gzpk) *計(jì)算鼠標(biāo)選取點(diǎn)處的k值和極點(diǎn)值Select a point in the graphics windowselected_point = k = ploles = + （3）改變極點(diǎn)極點(diǎn)：5: p=[1 3 5]。 Gzpk=zpk(z,p,k) Zero/pole/gain: (s+5)(s+1) (s+3) (s+5) rlocus(Gzpk)極點(diǎn)10: p=[1 3 10]。 Gzpk=zpk(z,p,k) Zero/pole/gain: (s+5)(s+1) (s+3) (s+10) rlocus(Gzpk) hold on。 p=[1 3 12]。 Gzpk=zpk(z,p,k) Zero/pole/gain: (s+5)(s+1) (s+3) (s+12) rlocus(Gzpk)極點(diǎn)20: p=[1 3 20]。 Gzpk=zpk(z,p,k) Zero/pole/gain: (s+5)(s+1) (s+3) (s+20) rlo
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