04170110电气3班康定升Word下载.docx
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1．了解matlab软件的基本特点和功能,熟悉其界面、菜单和工具条；
掌握线性系统模型的计算机表示方法、变换以及模型间的相互转换。
了解控制系统工具箱的组成、特点及应用；
掌握求线性定常连续系统输出响应的方法，运用连续系统时域响应函数（impulse,step,lsim），得到系统的时域响应曲线。
2．掌握使用MATLAB软件绘制开环系统的幅相特性曲线、对数频率特性曲线；
观察控制系统的观察开环频率特性，对控制系统的开环频率特性进行分析；
3．掌握MATLAB软件中simulink工具箱的使用；
熟悉simulink中的功能模块，学会使用simulink对系统进行建模；
掌握simulink的仿真方法。
工作计划及安排：
在第15周内（2013.12.16——2013.12.20）内完成规定的题目。
指导教师签字
年月日
课程设计（大作业）成绩
学号：
201104170110姓名：
康定升指导教师：
杨祖元李云娟
总结：
通过这周的课程设计，我们学习了.用matlab语言编制程序，两环节G1、G2串，并联，求等效的整体传递函数G（s），求闭环传递函数，单位脉冲响应曲线，二阶系统的传递函数，单位反馈系统前向通道的传递函数，在SIMULINK中建立系统等。
我们一边查资料，一边同学之间相互讨论，最后完成了课程设计。
同时，通过使用matlab软件，使我懂得无论做什么事情都应该学会耐心、细致。
因为即使是很小的一点疏忽，都会影响最后的结果与成败。
指导教师评语：
成绩：
填表时间：
指导教师签名：
1.用matlab语言编制程序，实现以下系统：
1）
解：
>
num=[5,24,18];
den=[1,4,6,2,2];
G=tf（num,den）
Transferfunction:
5s^2+24s+18
-----------------------------
s^4+4s^3+6s^2+2s+2
2）
num=4*conv（[1,2],conv（[1,6,6],[1,6,6]））;
den=conv（[1,0],conv（[1,1],conv（[1,1],conv（[1,1],[1,3,2,5]））））;
G=tf（num,den）
4s^5+56s^4+288s^3+672s^2+720s+288
------------------------------------------------
s^7+6s^6+14s^5+21s^4+24s^3
+17s^2+5s
2.两环节G1、G2串联，求等效的整体传递函数G（s）
G1=tf（[2],[1,3]）;
G2=tf（[7],[1,2,1]）;
G=G1+G2
2s^2+11s+23
---------------------
s^3+5s^2+7s+3
G=G1*G2
14
3.两环节G1、G2并联，求等效的整体传递函数G（s）
4.已知系统结构如图，求闭环传递函数。
其中的两环节G1、G2分别为
n1=[3100];
d1=[1281];
n2=2;
d2=[25];
G1=tf（n1,d1）;
G2=tf（n2,d2）;
G=feedback（G1,G2,-1）
6s^2+215s+500
---------------------------
2s^3+9s^2+178s+605
>
5.已知某闭环系统的传递函数为
，求其单位阶跃响应曲线，单位脉冲响应曲线。
sys=tf（[10,25],[0.16,1.96,10,25]）;
step（sys）;
图：
5.1单位阶跃响应曲线
impulse（sys）;
5.2单位脉冲响应曲线
6.典型二阶系统的传递函数为，为自然频率，为阻尼比，试绘出当
=0.5，
分别取-2、0、2、4、6、8、10时该系统的单位阶跃响应曲线；
分析阻尼比分别为–0.5、–1时系统的稳定性。
w=0:
2:
10;
kosai=0.5;
figure
（1）
holdon
forWn=w
num=Wn^2;
den=[1,2*kosai*Wn,Wn^2];
step（num,den）
end
gridon;
注：
6.1从右到左是2，4，6，8，10的单位阶跃响应曲线。
w=-2
Wn=w
title（'
单位阶跃响应'
）
xlabel（'
时间'
ylabel（'
振幅'
w=-2
Wn=-2
6.2单位阶跃响应
（2）分析阻尼比分别为–0.5、–1时系统的稳定性。
1）当
=-0.5时：
程序：
w=-2:
kosai=-0.5;
v=roots（den）
v=
-1.0000+1.7321i
-1.0000-1.7321i
0
1.0000+1.7321i
1.0000-1.7321i
2.0000+3.4641i
2.0000-3.4641i
3.0000+5.1962i
3.0000-5.1962i
4.0000+6.9282i
4.0000-6.9282i
5.0000+8.6603i
5.0000-8.6603i
由特征根可得，当w=-2时系统稳定，当w=0时系统临界稳定，当w=2、4、6、8、10时，系统不稳定。
=-1时：
程序：
clear
kosai=-1;
-2
2
4
6.0000+0.0000i
6.0000-0.0000i
8
10
7.单位反馈系统前向通道的传递函数为：
，试绘制该系统的Bode图和Nyquist曲线，说明软件绘制曲线与手动绘制曲线的异同。
num=[2,8,12,8,2];
den=[1,5,10,10,5,1,0];
bode（num,den）
图7.1系统的bode图
nyquist（num,den）
系统Nyquist特性曲线图如下：
7.2系统Nyquist特性曲线图
8．已知某控制系统的开环传递函数
，试绘制系统的开环频率特性曲线，并求出系统的幅值与相位裕量。
num=1.5;
den=conv（conv（[10],[11]）,[12]）;
G=tf（num,den）;
bode（G）
grid
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin（G）
Gm=
4.0000
Pm=
41.5340
Wcg=
1.4142
Wcp=
0.6118
系统的开环频率特性曲线图如下：
8.1系统的开环频率特性曲线图
9.在SIMULINK中建立系统，该系统阶跃输入时的连接示意图如下。
k为学生学号后三位。
绘制其单位阶跃响应曲线，分析其峰值时间tp、延迟时间td、上升时间tr、调节时间ts及超调量。
（1）二阶系统的simulink实现如下：
（2）该系统单位阶跃响应曲线：
在matlab命令窗口输入“whos”,出现了“tout”和“yout”两个变量：
whos
NameSizeBytesClass
shh1x36chararray
tout63x1504doublearray
yout63x1504doublearray
Grandtotalis129elementsusing1014bytes
接着在输入plot（tout,yout）命令，得到如下所示图形：
图：
9.1
（4）分析其峰值时间tp、延迟时间td、上升时间tr、调节时间ts及超调量,闭环系统的函数：
110
---------------
s^2+9s+110
（1）峰值时间
G1=tf（110,[1,9,110]）;
[y,t]=step（G1）;
[Y,K]=max（y）;
tp=t（K）
tp=
0.3272
（2）延迟时间td
[y,t]=step（G1）;
c=dcgain（G）;
i=1;
whiley（i）<
0.5*c
i=i+1;
td=t（i）
td=
0.1544
（3）上升时间
n=1;
whiley（n）<
c
n=n+1;
end;
tr=t（n）
tr=
0.2240
（4）调节时间
i=length（t）;
while（y（i）>
0.98*c）&
（y（i）<
1.02*c）
i=i-1;
end
ts=t（i）
ts=
0.9234
（5）超调量
c=dcgain（G1）;
[Y,K]=max（y）;
a=（Y-c）/c
a=
0.3260
*10.给定系统如下图所示，试设计一个串联校正装置，使截止频率ωc=40rad/s、相位裕度γ≥45º
（1）求原系统的截止频率ωc、相位裕度γ
G=tf（100,[0.04,1,0]）;
[Gw,Pw,Wcg,Wcp]=margin（G）
运行结果：
Gw=Inf
Pw=28.0243
Wcg=Inf
Wcp=46.9701
由运行结果可知相位裕度满足要求，截止频率不满足要求。
所以采用超前校正。
校正程序：
G1=tf（100,[0.0410]）;
G2=tf（[0.6252.751],[0.625221]）;
G3=series（G1,G2）;
[Gw,Pw,Wcg,Wcp]=margin（G3）
bode（G1）
hold
bode（G2,'
r'
grid
figure
G4=feedback（G1,1）;
G5=feedback（G2,1）;
step（G4）
step（G5,'
运行结果：
Gw=Inf
Pw=67.0882
Wcp=40.0083
图10.1矫正前后的时域响应图
图10.2矫正前后的伯德图
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