自动控制原理及系统仿真课程设计.docx

自动控制原理及系统仿真课程设计 学 号： 27 姓 名： 李斌 指导老师： 胡开明 学 院：机械与电子工程学院 2013 年 11 月 目录 设计要求 1 设计报告的要求 1 题目及要求 1 （一）自动控制仿真训练 1 （二）控制方法训练 19 （三）控制系统的设计 23 心得体会 27 参考文献 28 自动控制原理及系统仿真课程设计 一：设计要求： 完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。 自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。 课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若 1/3 时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。二：设计报告的要求： 1.理论分析与设计 2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。 3.设计中的心得体会及建议。 三：题目及要求 一）自动控制仿真训练 1.已知两个传递函数分别为： G1 1 ,G2 ( x) 2 ( x) 2 s 3s 1 3s ①在 MATLAB 中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表 示； MATLAB 代码： num=[1] den=[3 1] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) num=[2] den=[3 1 0] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) 仿真结果： num =2 den =3 1 0 Transfer function: 2 --------- 3 s^2 + s E = Empty matrix: 0-by-1 F = A = 0 0 B= 1 0 C = 0 D = 0 num = 1 den =3 1 Transfer function: 1 ------- 3 s + 1 E =Empty matrix: 0-by-1 F = A = B =1 C = D =0 ②在 MATLAB 中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系 统模型。 MATLAB 代码： num1=[1] den1=[3 1] G1=tf(num1,den1) num2=[2] den2=[3 1 0] G2=tf(num2,den2) G3=G1*G2 G4=G1+G2 仿真结果： num1 =1 den1 =3 1 Transfer function: 1 ------- 3 s + 1 num2 =2 den2 = 3 1 0 Transfer function: 2 --------- 3 s^2 + s Transfer function: 2 ----------------- 9 s^3 + 6 s^2 + s Transfer function: 3 s^2 + 7 s + 2 ----------------- 9 s^3 + 6 s^2 + s 系统的传递函数模型为 的稳定性。 MATLAB 代码： num=[1 7 24 24] den=[1 10 35 50 24] G=tf(num,den) p=eig(G) p1=pole(G) r=roots(den) 仿真结果： num = 1 7 24  G ( s) s3 7s2 24s 24 ，判断系统 4 10 s3 35s2 50s 24 s 24 den = 1 10 35 50 24 Transfer function: s^3 + 7 s^2 + 24 s + 24 --------------------------------- s^4 + 10 s^3 + 35 s^2 + 50 s + 24 p = p1= r = k 单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s) 2s 2) ，绘 s( s 2.73)( s2 制根轨迹图，并求出与实轴的分离点、与虚轴的交点及对应 的增益。 MATLAB 代码： num=1 den=conv([1 0],[1 2 2]) rlocus(num,den) axis([-8 8 -8 8]) figure(2) r=rlocus(num,den); plot(r, -) axis([-8 8 -8 8]) gtext( x) gtext( x) gtext( x) 仿真结果： num =1 den = 0 G (s) 5(10 s 1) 已知系统的开环传递函数为 2 0.2s 1)(0.5s 1)