基于Matlab环境仿真基础实验

现代控制理论实验—1—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（M－file、Model）。二、实验要求：（1、2任选其一）1、在M—file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M—file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、使用界面的介绍：在file\New\M-file建立M文件；在file\New\Model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2222)(nnnsssH其中n为自然频率（无阻尼振荡频率），为相对阻尼系数。当n＝6，分别为0.1;0.2;0.3;0.4;…;1.0;2.0时，在M—file文件下，编制程序。绘制的各自单位阶图1.1Matlab使用界面现代控制理论实验—2—跃响应。解：Matlab程序%wn=6时，阻尼系数0.1;0.2;0.3......1.0;2.0的单位阶跃响应wn=6;%自然振荡频率kosi=[0.1:0.1:1.0,2.0];%阻尼系数figure(1)holdonforkos=kosinum=wn^2;den=[1,2*kos*wn,wn^2];step(num,den)endtitle('阶跃响应')holdoff执行后单位阶跃响应曲线步骤：（1）。在M—file文件下，编制自然频率一定，3、对于一个典型二阶系统2222)(nnnsssH其中n为自然频率（无阻尼振荡频率），为相对阻尼系数。当n＝6，分别为0.1;0.2;0.3;0.4;…;1.0;2.0时,在M—file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0.1;0.2;0.3......1.0的bude图wn=6kosi=[0.1:0.1:1.0]w=logspace(-1,1,100)01234567891000.20.40.60.811.21.41.61.80.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1阶跃响应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—figure(1)num=wn^2forkos=kosiden=[12*kos*wnwn^2][mag,pha,w1]=bode(num,den,w)subplot(2,1,1)holdonsemilogx(w1,mag)subplot(2,1,2)holdonsemilogx(w1,pha)endsubplot(2,1,1)gridontitle('Bode图')xlabel('频率（rad/sec）')ylabel('增益db')subplot(2,1,2)gridonxlabel('频率（rad/sec）')ylabel('相位deg')holdoff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)(2ssssG0123456789100123456Bode图频率（rad/sec）增益db012345678910-200-150-100-500频率（rad/sec）相位deg图1.3不同阻尼系数的Bode图现代控制理论实验—4—试对斜坡函数的响应与稳态误差进行分析。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m－file的库文件。2、如何快速查找model的库元件。图1.4三阶系统斜坡响应仿真结构图图1.5三阶系统斜坡响应响应曲线图