实验一基于Matlab环境仿真基础实验.doc

现代控制理论实验 —  PAGE 4 — 基于Matlab环境仿真基础实验 实验目的： 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。 了解和掌握Matlab的两个主要编程环境（M－file、Model）。 实验要求：（1、2任选其一） 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。 在M—file文件下，编制自然频率一定，不同阻尼系数的Bode图 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。 实验设备： 计算机、Mtalab软件 实验内容及步骤： 使用界面的介绍： 图1.1 Matlab使用界面 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。 对于一个典型二阶系统 其中为自然频率（无阻尼振荡频率），为相对阻尼系数。当＝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。绘制的各自单位阶跃响应。 解：Matlab程序 % wn=6时，阻尼系数0.1;0.2;0.31.0;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) hold on for kos=kosi num=wn^2; den=[1,2*kos*wn,wn^2]; step(num,den) end title(阶跃响应) hold off 执行后单位阶跃响应曲线 图1.2 典型二阶系统的单位阶跃响应曲线 步骤： （1）。在M—file文件下，编制自然频率一定， 对于一个典型二阶系统 其中为自然频率（无阻尼振荡频率），为相对阻尼系数。当＝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;0.31.0的bude图 wn=6 kosi=[0.1:0.1:1.0] w=logspace(-1,1,100) figure(1) num=wn^2 for kos=kosi den=[1 2*kos*wn wn^2] [mag,pha,w1]=bode(num,den,w) subplot(2,1,1) hold on semilogx(w1,mag) subplot(2,1,2) hold on semilogx(w1,pha) end subplot(2,1,1) grid on title(Bode 图) xlabel(频率（rad/sec）) ylabel(增益 db) subplot(2,1,2) grid on xlabel(频率（rad/sec）) ylabel(相位 deg) hold off 执行后Bode图 图1.3 不同阻尼系数的Bode图 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： 试对斜坡函数的响应与稳态误差进行分析。 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 试分析系统的静态偏差，和响应的动态指标。 思考题 如何调用m－file的库文件。 如何快速查找model的库元件。