自動(dòng)控制原理線性系統(tǒng)的頻域分析實(shí)驗(yàn)四

1、武漢工程大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè) 電氣自動(dòng)化 班號(hào) 指導(dǎo)教師 姓名 同組者 無(wú) 實(shí)驗(yàn)名稱 線性系統(tǒng)的頻域分析實(shí)驗(yàn)日期 20140414 第 四 次實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握用MATLAB語(yǔ)句繪制各種頻域曲線 2掌握控制系統(tǒng)的頻域分析方法二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1典型二階系統(tǒng) ，繪制出，0.3，0.5，0.8，2的bode圖，記錄并分析對(duì)系統(tǒng)bode圖的影響。當(dāng)時(shí)，程序如下：num=0 0 36;den=1 1.2 36;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid 當(dāng)時(shí)，程序如下：num=0 0 36;den=1 3.6 36;w=logspace(-2,3,100);b

2、ode(num,den,w) grid 當(dāng)時(shí)，程序如下：num=0 0 36;den=1 6 36;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid 當(dāng)時(shí)，程序如下：num=0 0 36;den=1 9.6 36;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid 當(dāng)時(shí)，程序如下：num=0 0 36;den=1 24 36;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w) grid 分析：阻尼比在0.707和1之間的話，伯德圖是在橫軸下面。阻尼比在0和0.707之間時(shí)，伯德圖有一部分在橫軸上面，且有峰值

3、。越大系統(tǒng)穩(wěn)定性越好。2 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為、，繪制系統(tǒng)的Nyquist曲線、Bode圖和Nichols圖，說(shuō)明系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并通過繪制階躍響應(yīng)曲線驗(yàn)證。（1）Bode圖程序如下：num=0 0 0 0 10;den=5 24 -5 0 0;bode(num,den) grid Nyquist曲線程序如下：num=0 0 0 0 10;den=5 24 -5 0 0;z,p,k=tf2zp(num,den); p nyquist(num,den)結(jié)果：p =0 0 -5.0000 0.2000 Nichols圖程序如下：num=0 0 0 0 10;den=5 24 -5 0 0;mag,p

4、hase=nichols(num,den);plot(phase,20*log10(mag) ngrid 分析：由奈氏圖中逆時(shí)針包圍（-1，j0）點(diǎn)的圈數(shù)0和有正實(shí)部的開環(huán)極點(diǎn)數(shù)1可知，系統(tǒng)不穩(wěn)定。階躍響應(yīng)驗(yàn)證程序：num=0 0 0 0 10;den=5 24 -5 0 0; step(num,den) grid xlabel('t/s'),ylabel('c(t)') （2）Bode圖程序如下：num=0 0 0 0 8 8;den=1 21 100 150 0 0;bode(num,den) grid Nyquist曲線程序如下：num=0 0 0 0 8

5、 8;den=1 21 100 150 0 0;z,p,k=tf2zp(num,den); p nyquist(num,den)結(jié)果：p =0 0 -15.0000 -3.0000 + 1.0000i -3.0000 - 1.0000i Nichols圖程序如下：num=0 0 0 0 8 8;den=1 21 100 150 0 0;w=logspace(-1,1,20);mag,phase=nichols(num,den,w); plot(phase,20*log10(mag) ngrid 分析：由奈氏圖中曲線逆時(shí)針包圍（-1，j0）點(diǎn)的圈數(shù)1和有正實(shí)部的開環(huán)極點(diǎn)數(shù)0可知，系統(tǒng)不穩(wěn)定。階躍

6、響應(yīng)驗(yàn)證程序：num=0 0 0 0 8 8;den=1 21 100 150 0 0;step(num,den) grid xlabel('t/s'),ylabel('c(t)') （3）Bode圖程序如下：num=0 0 0 4/3 4;den=0.02*0.005 0.15*0.02+0.005 0.17 1 0;bode(num,den) grid Nyquist曲線程序如下：num=0 0 0 4/3 4;den=0.02*0.005 0.15*0.02+0.005 0.17 1 0;z,p,k=tf2zp(num,den); pnyquist(num

7、,den)結(jié)果：p = 0 -50.0000 -20.0000 -10.0000 Nichols圖程序如下：num=0 0 0 4/3 4;den=0.02*0.005 0.15*0.02+0.005 0.17 1 0;mag,phase=nichols(num,den);plot(phase,20*log10(mag) ngrid 分析：由奈氏圖中逆時(shí)針包圍（-1，j0）點(diǎn)的圈數(shù)0和有正實(shí)部的開環(huán)極點(diǎn)數(shù)0可知，系統(tǒng)穩(wěn)定。階躍響應(yīng)驗(yàn)證程序：num=0 0 0 4/3 4;den=0.02*0.005 0.15*0.02+0.005 0.17 1 0;step(num,den) grid xla

8、bel('t/s'),ylabel('c(t)') 3 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。求系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率、穿越頻率、幅值裕度和相位裕度。應(yīng)用頻率穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。程序如下：num=0 0 1 1; den=0.1 1 0 0;gm,pm,wcg,wcp=margin(num,den);gm,pm,wcg,wcp 結(jié)果：gm = 0 pm = 44.4594 wcg = 0 wcp =1.2647分析：由以上結(jié)果可知，該系統(tǒng)穩(wěn)定。三、 實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)我掌握了用MATLAB語(yǔ)句繪制各種頻域曲線和控制系統(tǒng)的頻域分析方法。判斷一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有多種方法，我采用的是奈式判據(jù)和穩(wěn)定裕度的方法。兩種方法各有千秋，根據(jù)具體問題可以使用不同的方法。在實(shí)際中運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)解決問題加深了我對(duì)理論知識(shí)的理解和