自控原理实验指导(含实验程序)精要.doc

实验一 熟悉MATLAB仿真工具 一、实验目的 1、了解MATLAB语言环境。 2、熟悉MATLAB命令的基本操作。 3、练习m文件的基本操作。 二、实验设备 PC机，MATLAB仿真软件。 三、实验内容 1、了解MATLAB语言环境：MATLAB的启动，运行； MATLAB的联机帮助及实例演示。 2、熟悉MATLAB常见命令dir、type、cd等的基本操作。 【type：显示文件内容命令】 3、练习m文件的基本操作：文件的建立、保存，运行。 四、实验步骤 1、学习了解MATLAB语言环境 开机执行程序matlab.exe（或用鼠标双击图标）即可进人 MATLAB命令窗口：“Command Window”.在命令提示符位置键人命令。完成下述练习。 MATLAB的联机帮助：help。 MATLAB的实例演示:demo。 2、练习MATLAB常见命令 MATLAB语言与DOS操作系统有如下常用的相似命令，在操作界面上练习这些命令。 dir dir c:\matlab＼toolbox type type anyprogram.m cd cd.. cd toolbox 3、练习m文件的基本操作 打开File菜单，其中有 “New M-file”　　　 用于打开m文件。 “Open M-file”　　　用于打开m文件。 “Run M-file” 用于执行m文件。 可以自由练习上述两项操作。注意：大部分m文件需要相应的数据才可以运行，此时命令平台上给出警告提示。 五、预习要求 1、仔细阅读实验指导书。 2、有条件的可提前上机练习。 六、实验报告要求 按照上述步骤进行实验，并按实验记录完成实验报告。 实验二 基于MATLAB的二阶系统动态性能分析 一、实验目的 1、观察学习二阶控制系统的单位阶跃响应、脉冲响应。 2、记录单位阶跃响应曲线、脉冲响应曲线。 3、掌握时间响应分析的一般方法。 4、掌握系统阶跃响应曲线与传递函数参数的对应关系。 二、实验设备 PC机，MATLAB仿真软件。 三、实验内容 1、作以下二阶系统的单位阶跃响应曲线 2、分别改变该系统的和，观察阶跃响应曲线的变化。 3、作该系统的脉冲响应曲线。 四、实验步骤 1、二阶系统为 （1）键人程序 观察并纪录阶跃响应曲线 【程序： num=[10]; ％传递函数的分子多项式系数矩阵 den=[1 ]; ％传递函数的分母多项式系数矩阵 G=tf(num,den); ％建立传递函数 step(G) ％绘制单位阶跃响应曲线grid on; ％图形上出现表格 （注：①通过以上命令得到单位阶跃响应曲线如图1，同时在曲线上根据性能指标的定义单击右键，则分别可以得到此系统的性能指标：峰值时间tp= s；调节时间ts=s；上升时间tr=s；超调量Mp%=%。② 该程序即可在命令窗口运行，也可以存储成.M文件来运行。 ） （2）健入 damp（den） 计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并作记录。 【注；该项内容在命令窗口中完成，实验结果在命令窗口中显示。】 （3） 健入 [y，x，t]=step（num，den） %返回变量输出y与时间t（变量x为状态变量矩阵） [y，t] %显示输出向量y与时间向量t（t为自动向量） 【注；该项内容在命令窗口中完成，实验结果在命令窗口中显示。 实际为数据形式输出的对应于曲线的结果。】 （4）数据记录 记录实际测取的峰值大小、Cmax(tp)、峰值时间tp、过渡时间ts并与理论值相比较。 实际值 理论值 峰值 Cmax(tp) 峰值时间tp 过渡时间ts 【注；该表格中，实际值可以在曲线上通过点击右键来完成，理论值通过计算填入。】 2、修改参数,分别实现 =1, =2的响应曲线,并作记录。 【注；该系统为】 ①原系统程序为: n0=10；d0=[1 2 10]；step（n0，d0 ）； %原系统=0．36 hold on %保持原曲线 ②修改为=1的程序为: n1=n0，d1=[1 6.32 10]；step（n1，d1）； % 修改为 =1 ③修改为=2的程序为: 程序为: n1=n0，d1= n2=n0；