控制系统设计与仿真实验报告.docx

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控制系统设计与仿真实验报告

控制系统设计与仿真上机实验报告

学院：

自动化学院

班级：

自动化

姓名：

学号：

一、第一次上机任务

1、熟悉matlab软件的运行环境，包括命令窗体，workspace等，熟悉绘图命令。

2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激下响应的数值解。

，

3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。

，

，

4、自学OED45指令用法，并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。

程序代码如下：

;曲线如下：

二、第二次上机任务

1、试用simulink方法解微分方程，并封装模块，输出为

。

得到各状态变量的时间序列，以及相平面上的吸引子。

参数入口为

的值以及

的初值。

（其中

，以及初值分别为

）提示：

模块输入是输出量的微分。

Simulink:

曲线如下:

2、用simulink搭建PI控制器的控制回路，被控对象传递函数：

，分别分析

（1）、比例系数由小到大以及积分时间由小到大对阶跃响应曲线的影响。

（2）、控制器输出有饱和以及反馈有时滞情况下，阶跃响应曲线的变化。

（3）、主控制回路传递函数为：

，副回路为：

，主回路采用PI控制器，副回路采用P控制器，分析控制系统对主回路以及副回路的阶跃扰动的抑制。

注：

PI控制器表达式为

，串级控制如图所示。

（1）

（2）

（3）

3.编写S函数模块，实现两路正弦信号的叠加，正弦信号相位差为60度。

还没做出来，正在努力做。

三、第三次上机任务

1、利用使能原理构成一个半波整流器，并模拟市电输入下（220v,50Hz），整流器接一一阶惯性环节

惯性环节的输出波形。

2、利用触发子系统构建以零阶保持器，实现对正弦信号的采样，并比较不同采用周期下的采样波形。

3、若被控对象传递函数为

控制器为

，试用simulink搭建一单位反馈控制系统，分析采用周期T对系统单位阶跃响应的影响。

4、设一单位反馈控制系统，控制器采用PI控制，Kp=200,Ki=10,控制器饱和非线性宽度为2，受控对象为时变模型，由微分方程给出，如下：

求系统单位阶跃响应，并分析不同Kp取值对响应曲线的影响。

四、第四次上机任务

1、熟悉控制系统各个模型表示方法的命令以及它们之间的相互转化。

（展开形式，零极点形式，状态空间形式以及部分分式形式。

）

2、试用至少三种方法，判断一下系统的稳定性:

:

（1）

（2）

解：

（1）

（2）

3、试产生一周期为5秒，时长为30秒，最大值为1，最小值为0的三角波；得到如下一阶系统在三角波输入下的时间响应曲线。

4、对如下二阶系统做时域分析，得到阻尼比在0~1之间变化的时候，阶跃响应的上升时间，调节时间，峰值时间，超调量以及衰减比（第一个峰值与稳态值之差与第二个峰值与稳态值之差的比）其中

。

6、已知开环传递函数如下，1）试用根轨迹方法得到其临界稳定增益。

2）若k=10,试用伯德图方法，判断其稳定性。

7、已知系统开环传递函数如下

试设计一超前校正环节，使得超调量为20%，调节时间为1s。

系统单位斜坡稳态响应误差为10%。

并作出校正前后后的系统单位阶跃响应时域曲线加以比较。

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