实验三控制系统的波特图

实验三控制系统的波特图一、实验目的1、利用计算机作典型环节和开环系统的波特图。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、实验设备PC机，MATLAB仿真软件。三、实验内容1、作系统121)(22TssTsG的波特图，记录并观察曲线。2、作系统)11.0)(101.0(6.31)(ssssG的波特图，记录并观察曲线，依此分析系统的性能。3、作以下系统的波特图，其中)11.0()1()(2sssksG，记录并观察曲线，依此分析系统的性能。4、作相关系统的极坐标图，并进行性能分析。四、实验步骤1、121)(22TssTsG（分别作波特图并保持，记录图形）解：程序如下：clc;clear;closeall;num=[1];den=[0.010.41];bode(num,den)%w范围自动确定holdon;num=[1];den=[0.010.21];bode(num,den)%w范围自动确定holdon01.0,1.0,5.0,1,21.0Tnum=[1];den=[0.010.11];bode(num,den)%w范围自动确定holdonnum=[1];den=[0.010.021];bode(num,den)%w范围自动确定holdonnum=[1];den=[0.010.0021];bode(num,den)%w范围自动确定legend'ξ=2''ξ=1''ξ=0.5''ξ=0.1''ξ=0.01'2、)11.0)(101.0(6.31)(ssssG要求：（a）做波特图，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，即低频段渐进相位角、高频段近似相位角、-1800穿越频率。(b)在图上做近似折线特性，与原准确特性相比较clc;clear;closeall;num=[31.6];den=[0.0010.1110];bode(num,den)该系统幅值稳定裕度3.4810dB；穿越-180°的频率点-10.85dB；相位稳定裕度为22.256°；开环截止频率为16.3HZ，此时相位角-157°；所以该系统是稳定的。低频段斜率：-2.302高频段斜率：-5.7中频段穿越斜率：-3.988低频段渐进相位角：-1410高频段近似相位角：-2190-150-100-50050100Magnitude(dB)10-1100101102103104-270-225-180-135-90Phase(deg)BodeDiagramGm=10.8dB(at31.6rad/sec),Pm=22.3deg(at16.3rad/sec)Frequency(rad/sec)-20dB/十倍频-40dB/十倍频-60dB/十倍频wc=16.3-90度-270度-180度（w=31.6）3、)11.0()1()(2sssksG，令k=1作波特图，应用频率稳定判据确定系统的稳定性，并确定系统最大相位裕度及其对应的增益k值。解：-100-50050100150Magnitude(dB)10-210-1100101102103-180-150-120Phase(deg)BodeDiagramGm=InfdB(atInfrad/sec),Pm=44.5deg(at1.26rad/sec)Frequency(rad/sec)根据所得图表可知当0dB点正好对应相频图的最高点时有最大相位裕度，此时k=3.1。五、预习要求1、仔细阅读实验指导书。2、预习相关控制理论知识。3、完成相关仿真程序的书面设计。4、有条件的可提前上机练习。六、实验报告要求1、记录给定系统与显示的波特图。2、完成以上各题要求。