MATLAB的控制系统校正实验.pdf

1、1实 验 四 基 于 MATLAB 的 控 制 系 统 校 正 实 验一 、 实 验 目 的1.熟 悉 并 掌 握 MATLAB 的 使 用2.掌 握 用 MATLAB 实 现 频 率 法 的 串 联 校 正 验 证3.用 MATLAB 程 序 解 决 一 般 性 设 计 问 题二 、 实 验 内 容1.录 入 并 执 行 教 材 6.7 三 个 程 序 并 得 出 结 果 并 比 较2.通 过 6.7 程 序 ， 完 成 6-3， 6-4， 6-5 习 题 仿 真三 、 实 验 过 程1.录 入 程 序 ， 并 完 成 教 材 6.7 三 个 程 序 的 仿 真2.验 证 其 结 果3.绘

2、制 三 个 程 序 的 流 程 图4.设 计 6-3， 6-4， 6-5， 习 题 仿 真 程 序5.验 证 仿 真 结 果四 、 实 施 过 程 及 结 果1.录 入 书 中 程 序 并 执 行 得 出 结 果 ：（ 1） 串 联 超 前 校 正 实 验Mum/den= 0.22541s+1-0.053537+1校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率 =8.8802rad/s， 相 角 穿 越 频 率 =Infrad/s。校 正 后 ： 幅 值 裕 量 =InfdB， 相 角 裕 量 =50.71962Bode 图 ：3（ 2） 串 联 滞 后 校 正 实 验校 正 后 ： 幅 值 穿 越

3、频 率 =0.60508rad/sec 相 角 穿 越 频 率 =1.8675rad/sec校 正 后 ： 幅 值 裕 量 =15.8574dB,相 角 裕 量 =40.6552 Bode 图 ：（ 3） 串 联 滞 后 超 前 校 正 实 验4校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率 =1.3175rad/sec 相 角 穿 越 频 率 =3.6027rad/sec校 正 后 ： 幅 值 裕 量 =13.7848dB,相 角 裕 量 =52.4219 Bode 图验 证 成 功52.设 计 6-3， 6-4， 6-5， 程 序 如 下6-3：numo=200;deno=conv(1,0,0.1

4、,1);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(numo,deno);numo=200;deno=conv(1,0,0.1,1);Gm1,Pm1,Wcg1,Wcp1=margin(numo,deno);r0=45;r=Pm;w=logspace(-1,3);mag1,phase1=bode(numo,deno,w);forepsilon=5:15phic=(r0-r+epsilon)*pi/180;alpha=(1-sin(phic)/(1+sin(phic);i1,ii=min(abs(mag1-sqrt(alpha);wc=w(ii);T=1/(wc*sqrt(alpha);numc=T

5、,1;denc=alpha*T,1;num,den=series(numo,deno,numc,denc);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(num,den);if(Pm=r0);break;endendprintsys(numc,denc);mag2,phase2=bode(numc,denc,w);mag,phase=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),-,w,20*log10(mag2),-.);grid;ylabel(幅 值 （dB）);title(-Go.-.Gc,_

6、GoGc);subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,-,w,phase1,-.,w,phase2,w,(w-180-w),:);grid;ylabel(相 角 （ 度 ）);xlabel(频 率 （red/sec）);disp(校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率=,num2str(Wcp),rad/sec,相 角 穿 越 频 率=,num2str(Wcg),rad/sec);disp(校 正 后 ： 幅 值 裕 量=,num2str(20*log10(Gm),dB,相 角 裕 量=,num2str(Pm),);结 果 ： 校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率 =6

7、4.7053rad/sec 相 角 穿 越 频 率 =Infrad/sec校 正 后 ： 幅 值 裕 量 =InfdB,相 角 裕 量 =45.9356 6验 证 结 果 即 正 确6-4numo=4;deno=conv(1,0,2,1);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(numo,deno);numo=4;deno=conv(1,0,2,1);Gm1,Pm1,Wcg1,Wcp1=margin(numo,deno);r0=40;w=logspace(-3,1);mag1,phase1=bode(numo,deno,w);forepsilon=5:15r=(-180+r0+epsilon

8、);i1,ii=min(abs(phase1-r);wc=w(ii);beta=mag1(ii);T=5/wc;numc=T,1;denc=beta*T,1;num,den=series(numo,deno,numc,denc);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(num,den);if(Pm=r0);break;end7endprintsys(numc,denc);mag2,phase2=bode(numc,denc,w);mag,phase=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1)

9、,-,w,20*log10(mag2),-.);grid;ylabel(幅 值 （dB）);title(-Go.-.Gc,_GoGc);subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,-,w,phase1,-.,w,phase2,w,(w-180-w),:);grid;ylabel(相 角 （ 度 ）);xlabel(频 率 （red/sec）);disp(校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率=,num2str(Wcp),rad/sec,相 角 穿 越 频 率=,num2str(Wcg),rad/sec);disp(校 正 后 ： 幅 值 裕 量=,num2str(20*lo

10、g10(Gm),dB,相 角 裕 量=,num2str(Pm),);结 果 ： 校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率 =0.415rad/sec 相 角 穿 越 频 率 =Infrad/sec校 正 后 ： 幅 值 裕 量 =InfdB,相 角 裕 量 =40.6397 验 证 结 果 ：86-5：numo=5;deno=conv(1,0,conv(0.1,1,0.25,1);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(numo,deno);numo=5;deno=conv(1,0,conv(0.1,1,0.25,1);Gm1,Pm1,Wcg1,Wcp1=margin(numo,deno);w

11、=logspace(-2,2);mag1,phase1=bode(numo,deno,w);ii=find(abs(w-Wcg1)=min(abs(w-Wcg1);wc=Wcg1;w1=wc/5;beta=5;numc1=1,w1;denc1=1,w1/beta;w2=w1;mag(ii)=2;while(mag(ii)1)numc2=1,w2;denc2=1,(w2*beta);w2=w2+0.01;numc,denc=series(numc1,denc1,numc2,denc2);num,den=series(numo,deno,numc,denc);mag,phase=bode(num,

12、den,w);endprintsys(numc1,denc1);printsys(numc2,denc2);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margin(num,den);mag2,phase2=bode(numc,denc,w);mag,phase=bode(num,den,w);subplot(2,1,1);semilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),-,w,20*log10(mag2),-.);grid;ylabel(幅 值 （dB）);title(-Go.-.Gc,_GoGc);subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,-,w,

13、phase1,-.,w,phase2,w,(w-180-w),:);grid;ylabel(相 角 （ 度 ）);xlabel(频 率 （red/sec）);disp(校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率=,num2str(Wcp),rad/sec,相 角 穿 越 频 率=,num2str(Wcg),rad/sec);disp(校 正 后 ： 幅 值 裕 量=,num2str(20*log10(Gm),dB,相 角 裕 量=,num2str(Pm),);结 果 ：9校 正 后 ： 幅 值 穿 越 频 率 =1.8187rad/sec 相 角 穿 越 频 率 =9.3957rad/sec校 正 后 ： 幅 值 裕 量 =17.8382dB,相 角 裕 量 =67.4806 五 、 实 验 总 结1.由 于 对 于 MATLAB 不 熟 悉 造 成 很 多 不 必 要 的 损 失 ， 对 于 MATLAB 的 使 用 掌 握也 要 认 真 学 习 。2.熟 练 掌 握 频 率 法 设 计 控 制 系 统 串 联 有 源 和 无 源 校 正 网 络 的 方 法 。3.比 较 分 析 控 制 系 统 校 正 前 后 的 各 项 性 能 指 标 ， 明 确 串 联 校 正 的 作 用 。4.有 助 于 提 升 我 们 自 动 动 手 用 计 算 机 工 具 仿 真 能 力