1、现代控制理论实验 1 实验一 基于 Matlab 环境仿真基础实验一、 实验目的：1、 熟悉和了解 Matlab的基本使用环境，通过该实验，使学生初步掌握一项仿真工具。2、 了解和掌握 Matlab的两个主要编程环境（Mfile、Model） 。、 实验要求：（1、2 任选其一）1、 在 Mfile文件下，编制自然频率一定，不同阻尼系数的单位阶跃响应的响应曲线。2、 在 Mfile文件下，编制自然频率一定，不同阻尼系数的 Bode图3、 在 Model文件下，建立 I型三阶系统的结构模型，分析输入斜坡响应的静动态指标。三、 实验设备：计算机、Mtalab 软件四、 实验内容及步骤：1、 使用界
2、面的介绍：在 fileNewM-file建立 M文件；在 fileNewModel建立模型文件。在主窗体部分可以直接输入命令；也可以观看运算结果，它是直接反映运算信息的重要窗口。2、 对于一个典型二阶系统 22)(nssH其中 为自然频率（无阻尼振荡频率） ， 为相对阻尼系数。当 6， 分别n n为 0.1;0.2;0.3;0.4;1.0;2.0时，在 Mfile文件下，编制程序。绘制的各自单位阶跃响应。解：Matlab 程序% wn=6时，阻尼系数 0.1;0.2;0.31.0;2.0的单位阶跃响应图 1.1 Matlab 使用界面现代控制理论实验 2 wn=6; % 自然振荡频率kosi=
3、0.1:0.1:1.0,2.0; % 阻尼系数figure(1)hold onfor kos=kosinum=wn2;den=1,2*kos*wn,wn2;step(num,den)endtitle(阶跃响应)hold off执行后单位阶跃响应曲线步骤：（1） 。在 Mfile文件下，编制自然频率一定， 3、 对于一个典型二阶系统 22)(nssH其中 为自然频率（无阻尼振荡频率） ， 为相对阻尼系数。当 6， 分别nn为 0.1;0.2;0.3;0.4;1.0;2.0时, 在 Mfile文件下，编制程序。绘制的不同阻尼系数的 Bode图： 解：Matlab 程序% wn=6时，阻尼系数 0.
4、1;0.2;0.31.0的 bude图wn=6kosi=0.1:0.1:1.0w=logspace(-1,1,100)figure(1)num=wn2for kos=kosi0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.20.40.60.811.21.41.61.8 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1位位位位Time (sec)Amplitude图 1.2 典型二阶系统的单位阶跃响应曲线现代控制理论实验 3 den=1 2*kos*wn wn2mag,pha,w1=bode(num,den,w)subplot(2,1,1)hold onsemilogx(w1
5、,mag)subplot(2,1,2)hold onsemilogx(w1,pha)endsubplot(2,1,1)grid ontitle(Bode 图)xlabel(频率（rad/sec）)ylabel(增益 db)subplot(2,1,2)grid onxlabel(频率（rad/sec）)ylabel(相位 deg)hold off执行后 Bode图4、 建立 Model文件，对 I型三阶系统的动静态性能指标进行分析。系统开环传递函数： )89(10)2ssG试对斜坡函数的响应与稳态误差进行分析。0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100123456 Bode 位位位位rad/sec位位位db0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-200-150-100-500位位位rad/sec位位位deg图 1.3 不同阻尼系数的 Bode 图图 1.4 三阶系统斜坡响应仿真结构图现代控制理论实验 4 试分析系统的静态偏差，和响应的动态指标。五、 思考题1、 如何调用 mfile 的库文件。2、 如何快速查找 model的库元件。图 1.5 三阶系统斜坡响应响应曲线图
