MATLAB實驗報告3.doc

實驗三 用MATLAB實現(xiàn)線性系統(tǒng)的頻域分析實驗?zāi)康?掌握MATLAB平臺下繪制典型環(huán)節(jié)及系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的Bode圖和Nyquis圖（極坐標圖）繪制方法；2掌握利用Bode圖和Nyquis圖對系統(tǒng)性能進行分析的理論和方法。實驗指導(dǎo) 一、繪制Bode圖和Nyquis圖1Bode圖繪制采用bode()函數(shù) ，調(diào)用格式：bode(sys)；bode(num,den)；系統(tǒng)自動地選擇一個合適的頻率范圍。bode(sys，w)；其中w(即)是需要人工給出頻率范圍，一般由語句w=logspace(a,b,n)給出。 logspace(a,b,n)：表示在10a 到10b之間的 n個點,得到對數(shù)等分的w值。bode(sys,wmin,wmax)；其中wmin,wmax是在命令中直接給定的頻率w的區(qū)間。以上這兩種格式可直接畫出規(guī)范化的圖形。mag,phase,=bode(sys)或m,p=bode(sys)這種格式只計算Bode圖的幅值向量和相位向量，不畫出圖形。m為頻率特性G(j )的幅值向量;p為頻率特性G(j )的幅角向量，單位為角度（）。 w為頻率向量，單位為弧度/秒。 在此基礎(chǔ)上再畫圖，可用： subplot(211);semilogx(w,20*log10(m) %對數(shù)幅頻曲線 subplot(212);semilogx(w,p) %對數(shù)相頻曲線 bode(sys1,sys2,sysN) ;bode(sys1,sys2,sysN，w);這兩種格式可在一個圖形窗口同時繪多個系統(tǒng)的bode圖。 2. Nyquist曲線的繪制采用nyquist()函數(shù) 調(diào)用格式： nyquist(sys) ; nyquist(sys,w) ;其中頻率范圍w由語句w=w1:w:w2確定。 nyquist(sys1,sys2,sysN) ; nyquist(sys1,sys2,sysN,w); re,im,w=nyquist(sys) ;re頻率響應(yīng)實部 im頻率響應(yīng)虛部 使用命令axis()改變坐標顯示范圍，例如axis(-1,1.5,-2,2)。 當傳遞函數(shù)串有積分環(huán)節(jié)時=0處會出現(xiàn)幅頻特性為無窮大的情況，可用命令axis()，自定義圖形顯示范圍，避開無窮大點。二、系統(tǒng)分析1計算控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度采用margin( )函數(shù)可以直接求出系統(tǒng)的幅值裕度和相角裕度。調(diào)用格式為： Gm,Pm,Wcg,Wcp= margin(num,den) ;Gm,Pm,Wcg,Wcp= margin(A,B,C,D) ;Gm,Pm,Wcg,Wcp= margin(sys) ;Gm- 幅值裕度；Pm-相位裕度；wcg -幅值裕度處對應(yīng)的頻率c； wcp -相位裕度處對應(yīng)的頻率g。 Gm,Pm,Wcg,Wcp= margin(mag ,phase,w); margin(sys)在當前圖形窗口中繪制出系統(tǒng)裕度的Bode圖。 2用幅值裕度和相角裕度判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性與相對穩(wěn)定性3用Nyquist圖判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性由Nyquist曲線包圍（-1，j0）點的情況，根據(jù)Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。實驗內(nèi)容1 作各典型環(huán)節(jié)的Bode圖和Nyquist圖，參數(shù)自定。（1）振蕩環(huán)節(jié)如下：程序為：n=8;d=1 64;sys=tf(n,d);figure(1);bode(sys);figure(2);nyquist(sys)運行結(jié)果：開環(huán)傳遞函數(shù)為：程序為：n=3;d=1 7 0;sys=tf(n,d);figure(1);bode(sys);figure(2);nyquist(sys)結(jié)果為：2 自確定多環(huán)節(jié)開環(huán)傳遞函數(shù)，作Bode圖和Nyquist圖；求取幅值裕度和相角裕度，據(jù)此判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性與相對穩(wěn)定性；按nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。函數(shù)為：程序及結(jié)果：z=-4;p=0,4;k=3;sys=zpk(z,p,k)Zero/pole/gain:3 (s+4)-s (s-4)figure(4);nyquist(sys);v=-5,2,-2,2;axis(v)分析判斷：p=0，nyquist曲線包圍(-1，j0)點，閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。實驗報告要求1寫明實驗?zāi)康暮蛯嶒炘?。實驗原理中簡要說明作Bode圖和Nyquist圖、求取幅值裕度和相角裕度采用的語句或函數(shù)、說明nyquist穩(wěn)定判據(jù)的內(nèi)容。2在實驗過程和結(jié)果中，要列項目反映各自的實驗內(nèi)容，編寫的程序，運行結(jié)果，按實驗內(nèi)容對結(jié)果的分析與判斷。程序和運行結(jié)果（圖）可以從屏幕上復(fù)制，打印報告或打印粘貼在報告上。不方便打印的同學(xué)，要求手動從屏幕上抄寫和繪制。3簡要寫出實驗心得和問題或建