【正文】 。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！本論文的順利完 成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 25 參考文獻(xiàn) [1] 胡壽松 ． 自動控制原理 [M]．北京：科學(xué)出版社， 2020. [2] 劉叔軍． MATLAB7． 0控制系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)例 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． [3] 李遠(yuǎn)生．基于 MATLAB自動控制系統(tǒng)建模與仿真 [J]．湖南電力， 2020， 31(3)： 1819. [4] 官俊，劉泉民． MATLAB在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用研究 [J]．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2020， (16)： 3335. [5] 沈傳文，陳 剛．基于 MATLAB 的自動控制實(shí)驗?zāi)M軟件的設(shè)計 [J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報， 2020， 23(4)：2629. [6] 師宇杰 ．自動控制原理基于 MATLAB仿真的多媒體授課教材（上冊） [M]．北京 國防工業(yè)出版社， 2020． [7] 馬向國，劉同娟，張旭鳳．基于 MATLAB 的自動控制原理虛擬實(shí)驗仿真平臺 [J]．現(xiàn)代教育裝備， 2020，1(9)： 5557. [8] 徐薇莉，田作華．自動控制理論與設(shè)計（新版） [M]． 上海： 上海交通大學(xué)出版社， 2020． [9] 王丹力，邱治平． MATLAB控制系統(tǒng)設(shè)計 仿真 應(yīng)用 [M]． 北京： 中國電力出版社， 2020． [10] 李文磊，劉士榮． MATLAB在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 [J]．中國科技論文統(tǒng)訃源期刊， 2020， 23(2)：2225. [11] 李彥梅 ，張三剛． MATLAB在自動控制原理教學(xué)中的應(yīng)用 [J]．安慶師范學(xué)院學(xué)報， 2020， 5： 1416. [12] 崔治 ，崔憲普． MATLAB仿真在自動控制原理課程教學(xué)中的應(yīng)用 [J]．現(xiàn)代電子技術(shù)， 2020， 18： 23. 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 26 致 謝 本論文是在導(dǎo)師宋曉燕副教授的悉心指導(dǎo)下完成的。學(xué)生也可利用 MATLAB 自己檢測對所學(xué)知識的掌握情況，這大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)積極性，提高 了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。從圖 21 220 可以直觀地看出 時域指標(biāo)和頻域指標(biāo)的關(guān) 系，由圖 219很容易求出相角裕度 ? = 180? 127? =53? [12]。 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 23 step(G1)。 grid G1= feedback( G,1)。 figure( 1)。 wn=( ts* keth)。ts= 3。本例主要考察如何根據(jù)典型二階系統(tǒng)的時域指標(biāo)來求取其頻域指標(biāo)，但首先要根據(jù)已知條件確定典型二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。 仿真曲線如圖 218 所示： 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 22 圖 218 函數(shù)的 Nyquist 曲線 此時可以放大鏡工具或軸函數(shù) axis( )命令進(jìn)行局部放大，進(jìn)行穩(wěn)定性分析。 nyquist(num,den)。 例 214 繪制 212)( ??? ssG s的 Nyquist 曲線，則 MATLAB 命令可表述為： num=1。 仿真曲線如圖 217 所示： 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 21 圖 217 函數(shù)的 bode 圖 中 Nyquist 曲線的繪制 MATLAB 中繪制 Nyquist 圖的函數(shù)是 nyquist()，調(diào)用格式為： Nyquist(num， den)； Nyquist(num， den， w)； [re， im]= Nyquist(num， den)； [re， im]= Nyquist(num， den， w)； Nyquist(num， den)可以繪制傳遞函數(shù)為時系統(tǒng)的 nyquist 圖。 bode(num,den,w)。den=[1 21 20 0]。 ω的定義可以采用 logspace函數(shù)，其格式為 W=logspace(a， b， n) 其中， a 表示最小頻率 10a； b 表示最大頻率 10b； n 表示 10a~10b 之間的頻率點(diǎn)數(shù)。 Bode函數(shù)具有自動頻率選擇功能，函數(shù)的輸入變量部分未給出頻率的范圍，則該函數(shù)能根據(jù)系統(tǒng)模型的特性自地選擇頻率的變化范圍。 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 20 MATLAB 中 bode 圖的繪制 MATLAB 中繪制 Bode 圖的函數(shù)是 bode( )，調(diào)用格式為 bode (num， den) bode (num， den， w ) [mag， phase， w]=bode(num， den) [ mag， phase ]=bode (num， den， w) Bode(num， den)可以繪制傳遞函數(shù)為時系統(tǒng)的 bode 圖。在此基礎(chǔ)上，很容易觀察零點(diǎn)的位置與系統(tǒng)性能的關(guān)系，因此可以得出：只要附加零點(diǎn)的位置選取得當(dāng)，可以使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能同時得到顯著改善。 圖 216 增加開環(huán)零點(diǎn)（ s=6）系 統(tǒng)的根軌跡圖 運(yùn)行結(jié)果如圖 216，從圖 216 可以看出， 無論 K 取何值閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。markersize39。o39。marker39。 12)。) ， 39。 39。 set( findobj( 39。 axis equal。)。 [ z， p， k] = zpkdata( G， 39。如何在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，提高開環(huán)增益 K，以減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，于是就引入了開環(huán)零點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響。根據(jù)時域分析中系統(tǒng)穩(wěn)定的條件，在根軌跡圖中確定關(guān)鍵點(diǎn)，由其參數(shù)知：當(dāng) 0K 時， 系統(tǒng)穩(wěn)定；而當(dāng)K= 時，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)； K 時，系統(tǒng)不穩(wěn)定。 12)。) ， 39。 39。 set( findobj( 39。markersize39。x39。marker39。 axis( [ 8 4 8 8] )。 rlocus(G)。v39。 在 MATLAB 中輸入如下命令： 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 18 G= tf( 1,conv([1 0]， [ 1 5 12] ) )。 figure(3), step(sys2,t)。 sys2=tf(num2, den2)。 denf=[0 0 1]。 deng=[1 0 0 0]。 figure(2), step(sys1,t)。 sys1=tf(num1, den1)。 denf=[0 0 1]。 )(sC + + )(SR 222 ?? ss 3sK 平頂山學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 MATLAB 在自動控制理論實(shí)驗中的應(yīng)用 16 deng=[1 0 0 0]。 figure(1), rlocus(G)。 ② 根軌跡與虛軸的交點(diǎn)：令 ?js? ，并將其代入閉環(huán)特征方程可得 0]2)(2)[()( 23 ???? ??? jjKj 即???????????020223KKK??? 因 0?? ，故可解得交點(diǎn)坐標(biāo)為 ????? ， K=1 根據(jù)以上分析可知：當(dāng) 0﹤ K﹤ 1 時，系統(tǒng)不穩(wěn)定， )(t 發(fā)散；而 當(dāng) K﹥ 1 時，系統(tǒng)穩(wěn)定， )(t 收斂；當(dāng) K 值在 K﹥ 1 的基礎(chǔ)上繼續(xù)增大時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變好， )(t 收斂加快；當(dāng) K→∞ 時，系統(tǒng)的阻尼比趨近于 ，響應(yīng) )(t 的振蕩性減弱，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間減小，快速性得到改善。試作閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡圖，并分析 K 值變化對系統(tǒng)在階躍擾動作用 下響應(yīng) )(tc 的影響。 仿真曲線如圖 2圖 210 所示。 hold on。 平頂山學(xué)院 20