控制工程基础实验Word文件下载.docx

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其中假设，

（1）要求绘出系统的状态响应曲线

（2）并将上述系统在的条件下线性化，并要求绘出线性化后系统的状态响应曲线，并与非线性系统状态响应曲线相比较。

解：

（1）Simulink仿真系统如下图所示X的状态响应曲线：

的状态响应曲线：

（2）Simulink仿真系统如下图所示：

X的状态响应曲线：

改（0）=pi/2,系统t的范围为0,100。

实验二.典型系统时域响应动、静态性能和稳定性研究；

已知系统的开环传递函数为

（1）利用已知的知识判断该开环系统的稳定性（系统的特征方程根、系统零极点表示法）。

（2）判别系统在单位负反馈下的稳定性，并求出闭环系统在内的脉冲响应和单位阶跃响应，分别绘制出相应响应曲线。

（1）其特征方程根为：

系统零极点表示法：

pzmap（num,den）得开环系统零极点分布图：

系统的极点在位于虚轴上，所以系统处于临界稳定状态。

（2）求取闭环传递函数：

极点在虚轴上，所以系统处于临界稳定状态。

脉冲响应：

阶跃响应：

实验三.控制系统的频率特性研究;

针对如右图所示系统，已知被控系统G（s）的传递函数为：

（1）要求画出该闭环系统的根轨迹曲线图（随K变化）

（2）求出该闭环系统的传递函数T（s），并画出当K=2该闭环系统的Bode图，并分别在图中求出闭环系统的相角裕度与幅值裕度。

（1）特征方程：

1+K1/（s2+s）=0根轨迹：

（2）传递函数：

T（s）=KG（s）/1+KG（s）=K/（s2+s+K）K=2时，bode图：

当时，w=1,25rad/s，对应的相角为-141，相角裕度为：

180-141=39当时，相角为180，所以幅值裕度为：

实验四.线性系统校正.针对如左图所示系统，已知系统被控系统G（s）的传递函数为：

（1）当比例控制器增益K=1时，在Matlab/Simulink中搭建仿真系统，当输入为阶跃函数时，用示波器Scope观测系统的输出，绘出响应曲线。

并将对象输出y（t）与时钟输出输入Workspace中，编程求出系统的响应时间、调节时间及超调量，并将计算结果与根据理论公式计算值相比较。

（2）调节控制器增益，使超调量，且稳态误差，给出此时K值的范围。

（3）如果想使稳态误差，应考虑将上述的比例控制器该为何种控制器，即选用比例积分控制器，或比例微分控制器，或比例、积分与微分控制器，试从超前/滞后校正理论论证，并绘出对应的响应曲线。

（1）simulink中搭建仿真系统及示波器scope的输出如下图：

运行结果：

pos=141.8853tr=0.1000ts=9.9000ess=0.9969所以:

响应时间tr=1.6055s，调节时间ts=2.2055s，超调量pos=11.81而理论值：

响应时间ts=0.584s，调节时间tr=1.801s，超调量pos=12.02实际响应时间和调节时间的误差非常大，而超调量的误差较小。

（2）K=4时：

pos=0.2777tr=1.3009ts=2.5345ess=0.2000K=4.82时：

pos=0.3200tr=1.2882ts=2.4167ess=0.1718综上,4K4.82（3）选用比例积分与微分控制器，参数为P=6,I=1,D=0.3系统为型系统，型系统对于单位阶跃输入，其稳态误差为0。