基于MATLAB的控制系统频域分析.doc
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课程名称：
自动控制原理
实验名称：
基于MATLAB的控制系统频域分析
院系：
电子科学与工程学院
姓名：
李萍萍
学号：
06008203
实验时间：
2010年12月16日
一、实验目的
1、利用计算机作出开环系统的波得图；
2、观察记录控制系统的开环频率特性；
3、控制系统的开环频率特性分析
二、实验内容
1、已知开环传递函数
要求：
（a）作bode图，在曲线上标出：
幅频特性，即低频段斜率、高频段斜率、开环截止频率、中频段穿越斜率和相频特性，即低频段渐近相位角、高频段渐近相位角、-180度线的穿越频率；
（b）计算系统的稳定裕度Lg和γc，并确定系统的稳定性。
2、已知开环传递函数
要求：
（a）作极坐标图（可改变坐标范围或者设定角频率变量w）；
（b）比较T1>T2与Tl三、实验要求
（1）记录给定系统与显示的BODE图等。
（2）完成上述各题要求。
四、实验过程及实验结果分析
1、
（1）
Matlab编程如下：
clc;
num=[31.6];
den=[0.001,0.11,1,0];
sys=tf（num,den）;
bode（sys）;
grid;
[Gm,Pm,Wg,Wc]=margin（sys）
实验结果如下：
下面是bode图：
下面是系统的稳定裕度：
Gm=3.4810
Pm=22.259
Wg=31.6228
Wc=16.3053
实验分析：
由于计算出的幅值裕度是3.4810>0；相位裕度是22.259>0，所以该系统稳定
（2）
Matlab编程如下：
clc;
w=[0,logspace（-2,2,200）];
t=0.1;
tou=[2,1,0.5,0.1];
forj=1:
4
sys=tf（[1],[t*t,2*t*tou（j）,1]）;
bode（sys,w）;
[Gm,Pm,Wg,Wc]=margin（sys）
holdon;
end;
legend（'tou=2','tou=1','tou=0.5','tou=0.1'）;
holdoff
grid
实验结果如下：
Bode图：
稳定裕度：
tou=2时
Gm=Inf
Pm=-180
Wg=Inf
Wc=0
分析：
由于计算出的幅值裕度是inf>0；相位裕度是-180<0，所以该系统不稳定
tou=1时
Gm=Inf
Pm=-180
Wg=Inf
Wc=0
分析：
由于计算出的幅值裕度是inf>0；相位裕度是-180<0，所以该系统不稳定
tou=0.5时
Gm=Inf
Pm=90
Wg=Inf
Wc=10.0000
分析：
由于计算出的幅值裕度是inf>0；相位裕度是90>0，所以该系统稳定
tou=0.1时
Gm=Inf
Pm=16.2591
Wg=Inf
Wc=14.0003
分析：
由于计算出的幅值裕度是inf>0；相位裕度是16.2591>0，所以该系统稳定
2、
Matlab编程如下：
设定一个函数
functionexp2（k,t,w1,w2）%k=K,t=T1,T2设为T1的0.5和2倍，w1和w2是角频率的起始值和终止值%
t1=t;
t2=[0.5*t1,2*t1];
forj=1:
2
sys=tf（[k*t1,k],[t2（j）,1,0,0]）;
nyquist（sys,{w1,w2}）;
holdon;
end;
legend（'T1>T2','T1holdoff
当输入程序为
subplot（2,2,1）;
exp2（2,1,0.001,10000）;
subplot（2,2,2）;
exp2（1,1,0.001,10000）;
subplot（2,2,3）;
exp2（0.5,1,0.001,10000）;
subplot（2,2,4）;
exp2（0.1,1,0.001,10000）;
运行结果：
说明：
上面四个图是改变K得到的，使得各图幅度变化改变
当输入程序为
subplot（2,2,1）;
exp2（1,2,0.001,10000）;
subplot（2,2,2）;
exp2（1,1,0.001,10000）;
subplot（2,2,3）;
exp2（1,0.5,0.001,10000）;
subplot（2,2,4）;
exp2（1,0.1,0.001,10000）;
运行结果为：
说明：
上面四个图是改变T得到的，使得各图的幅度变化改变
五、思考题
问题：
比较T1>T2与Tl答：
T1>T2相位都是-90到0到90，T1
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