控制系统的频率特性分析.docx
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控制系统的频率特性分析
实验六控制系统的频率特性分析
1.已知系统传递函数为:
,要求:
(1)使用simulink进行仿真,改变正弦输入信号的频率,用示波器观察输出信号,记录不同频率下输出信号与输入信号的幅值比和相位差,即可得到系统的幅相频率特性。
F=10时
输入:
输出:
F=50时
输入:
输出:
(2)使用Matlab函数bode()绘制系统的对数频率特性曲线(即bode图)。
提示:
a)函数bode()用来绘制系统的bode图,调用格式为:
bode(sys)
其中sys为系统开环传递函数模型。
参考程序:
s=tf(‘s’);%用符号表示法表示s
G=1/(0.2*s+1);%定义系统开环传递函数
bode(G)%绘制系统开环对数频率特性曲线(bode图)
实验七连续系统串联校正
一.实验目的
1.加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。
2.对给定系统进行串联校正设计,并通过matlab实验检验设计的正确性。
二.实验内容
1.串联超前校正
系统设计要求见课本例题6-3,要求设计合理的超前校正环节,并完成以下内容
用matlab画出系统校正前后的阶跃相应,并记录系统校正前后的超调量及调节时间
num=10;
1)figure
(1)
2)holdon
3)figure
(1)
4)den1=[110];
5)Gs1=tf(num,den1);
6)G1=feedback(Gs1,1,-1);
7)Step(G1)
8)
9)k=10;
10)figure
(2)
11)GO=tf([10],[1,1,0]);
12)Gc=tf([0.456,1],[1,00114]);
13)G=series(G0,Gc);
14)G1=feedback(G,1);
15)step(G1);grid
2)使用Matlab函数bode()绘制系统的对数频率特性曲线,记录系统校正前后的幅值裕度和相角裕度。
k=1/0.1;
G0=zpk([],[0-1],k);
[h0,r,wx,wc]=margin(G0);
wm=4.4;
L=bode(G0,wm);
Lwc=20*log10(L);
a=10^(-0.1*Lwc);
T=1/(wm*sqrt(a));
phi=asin((a-1)/(a+1));
Gc=(1/a)*tf([a*T1],[T1]);
Gc=a*Gc;
G=Gc*G0;
bode(G,'r',G0,'b--');grid;
[h,r,wx,wc]=margin(G)
2.串联滞后校正
系统设计要求见课本例题6-4,要求按题目要求设计合理的滞后校正环节,并完成以下内容
1)用matlab画出系统校正前后的阶跃相应,并记录系统校正前后的超调量及调节时间
2)使用Matlab函数bode()绘制系统的对数频率特性曲线,记录系统校正前后的幅值裕度和相角裕度。
num=30;num=30;
den=conv([10],conv([0.11],[0.21]));den=conv([10],conv([0.11],[0.21]));
Gc=tf(num,den);G1=tf(num,den);
G1=feedback(Gc,1);
Gd=tf([3.7,1],[41,1]);Gd=tf([3.7,1],[41,1]);
Ge=tf(num,den);Ge=tf(num,den);
Gs=series(Gd,Ge);G2=series(Gd,Ge);
G2=feedback(Gs,1);
subplot(2,1,1);step(G1);grid;subplot(1,2,1);bode(G1);grid;
subplot(2,1,2);step(G2);grid;subplot(1,2,2);bode(G2);grid;
3.串联超前—滞后校正
系统设计要求见课本例,要求设计合理的超前—滞后校正环节,并完成以下内容
1)用matlab画出系统校正前后的阶跃相应,并记录系统校正前后的超调量及调节时间
2)使用Matlab函数bode()绘制系统的对数频率特性曲线,记录系统校正前后的幅值裕度和相角裕度。
num=180;num=180;
den=conv([10],conv([1/61],[0.51]));den=conv([10],conv([1/61],[0.51]));
Gc=tf(num,den);G1=tf(num,den);
G1=feedback(Gc,1);
num1=conv([1.281],[0.51]);num1=conv([1.281],[0.51]);
den1=conv([641],[0.011]);den1=conv([641],[0.011]);
Gd=tf(num1,den1);Gd=tf(num1,den1);
Ge=tf(num,conv([10],[0.1671]));Ge=tf(num,conv([10],[0.1671]));
Gs=series(Gd,Ge);G2=series(Gd,Ge);
G2=feedback(Gs,1);
subplot(2,1,1);step(G1);grid;subplot(1,2,1);bode(G1);grid;
subplot(2,1,2);step(G2);grid;subplot(1,2,2);bode(G2);grid;
三.实验结果