广工物联网自动控制原理实验报告_广工物联网实验报告
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实验报告
课程名称
自动控制原理
_ 学生学院
自动化学院
_ 专业班级___物联网工程（4）班___ 学
号____________ 学生姓名_________________ 组
员_________________ 指导教师_______李顺祥 ________
2018 年 1 月
一．实验目的1、用MATLAB的命令
2、掌握MATLAB有关传递函数求取其零、极点计算的函数
3、掌握用MATLAB求取系统的数学模型
二．实验软件环境
1、计算机
2、MATLAB软件
三．实验内容
1、特征多项式的建立与特征根的求取
在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后果
>>p=[1,2,0,4];
构建特征多项式p(s)=s^3+3s^2+4的矩阵 >>r=roots(p)
求特征方程p(s)= p(s)=s^3+3s^2+4=0的特征根 >>p=poly(r)
从特征根构建特征多项式的矩阵
2、求单位反馈系统的传递函数
在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后果 >>numg=[1];deng=[500,0,0];
构建传递函数G(s)=1/500s^2的特征多项式 >>numc=[1,1];denc=[1,2];
构建传递函数Gc(s)=(s+1)/(s+2)的特征多项式
>>[num1,den1]=series(numg,deng,numc,denc);
求G(s)Gc(s)>>[num,den]=cloop(num1,den1,-1)求开环传递函数G(s)Gc(s)的闭环传递函数
>>printsys(um,den)
输出传递函数
3、传递函数零、极点的求取
在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后果 >>num1=[6,0,1];den1=[1,3,3,1];
构建传递函数G(s)=(6s^2+1)/(s^3+3s^2+3s+1)的特征多项式 >>z=roots(num1);
求G(s)的零点 >>p=roots(den1);
求G(s)的极点 >>n1=[1,1];n2=[1,2];d1=[1,2*i];d3=[1,3];>>num2=conv(n1,n2)
求多项式(s+1)(s+2)>>den2=conv(d1,conv(d2,d3))
求多项式(s-2j)(s+2j)(s+3)>>printsys(num2,den2)
构建H(s)=(s+1)(s+2)/(s-2j)(s+2j)(s+3)>>num=conv(num1,den2);den=conv(den1,num2);构建G(s)/H(s)的特征多项式的矩阵
>>printsys(num,den)
输出以多项式表示的传递函数 >>pzmap(num,den),title(‘极点-零点图’)
输出传递函数的极点和零点图
4、求反馈联接系统的传递函数
命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后果 >>numg=[1];deng=[500,0,0];
构建传递函数G(s)=1/500s^2的特征多项式 >>numh=[1,1];denh=[1,2];
构建传递函数H(s)=(s+1)/(s+2)的特征多项式 >>[num,den]=feedback(numg,deng,numh,denh)>>printsys(num,den)
5、自行利用MATLAB命令求取以下系统传递函数，并记录下结果
四．实验的结果及分析1、2、3、4、5、五．实验心得体会 通过本实验，我了解了基本的Mathlab指令，也让我认识到了mathlab的强大。还有通过本实验我主要了解了如何使用matlab指令求解传递函数以及其零极点，较为基础，但十分重要，为后面实验的开展打下基础。
一．实验目的1、掌握MATLAB对系统进行时间响应分析
2、掌握一节惯性系统以及二阶系统的时间响应特征以及系统性能与系统参数之间的关系
二．实验软件环境
3、计算机
4、MATLAB软件
三．实验内容
1、使用MATLAB求一阶惯性系统的单位阶跃响应曲线。
系统传递函数：
在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果 >>t=[0:.5:5];>>y=1-exp(-2*t);>>plot(t,y’r’);>>axis[0 5 0 1.1];>>set(gca,’ytick’,0:.1:1.1);>>title(‘y(t)=1-exp(-2t)’);>>xlabel(‘t’);>>ylabel(‘y(t)’);>>grid 若系统传递函数：G(S)=10/s+1 自行编制在命令窗口运行命令，求其单位阶跃响应，并与上面的结果进行比较
2、使用MATLAB求二阶系统的单位阶跃响应曲线。系统传递函数如下：
在命令窗口如下运行命令，并记录各命令运行后结果 >>sysms s for zeta=[0:0.2:0.8,1:0.5:2] wn=0.4;wn=sym(num2str(wn));zet=sym(num2str(zeta));if zeta==0
figure(1)ezplot(ilaplace(wn^2/s/(s^2+wn^2)),[0 80]);grid on title(‘xi=0’)elseif zeta==1 figure(2)ezplot(ilaplace(wn^2/s/(s+wn)^2),[0 80]);
hold on;else
figure(2)
ezplot(ilaplace(wn^2/s/(s^2+2*zeta*wn^2)),[0 80]);
hold on;end end grid on;title(‘xi:0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.5,2.0’)axis([0 80 0 1.8])gtext(‘0.4’)gtext(‘1.0’)gtext(‘2.0’)
四．实验的结果及分析1、2、五．实验心得体会
做完了这次实验，我对如何使用Matlab对系统进行时域分析有了进一步的了解，包括对一阶和二阶系统，这是对系统分析的重要步骤。
一．实验目的1、掌握MATLAB平台下绘制典型环节及系统开环传递函数的Bode图和Nyquist图（极坐标图）的方法
2、掌握利用Bode图和Nyquist图对系统性能进行分析的理论和方法
二．实验软件环境
5、计算机
6、MATLAB软件
三．实验内容
1、作各自典型环节的Bode图和Nyquist图，参数自定（1）比例环节
（2）积分环节
（3）惯性环节
（4）震荡环节
2、开环传递函数如下
作Bode图和Nyquist图：求取幅值裕度和相角裕度，据此判断闭环系统稳定性与相对稳定性；按Nyquist稳定盘踞判断闭环系统的稳定性。
四．实验的结果及分析
1、(1)
(2)
(3)
(4)
2、五．实验心得体会
本实验主要了解Matlab软件的使用以及使用matlab指令求传递函数的频率响应，了解各典型环节的频率响应，并求出某一开环传递函数的伯德图，通过其幅值裕量和相角裕量，判断系统的稳定性。这是一整个对系统进行频域分析的步骤，十分重要！
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