微机原理课程设计 加热器.doc

控制理论基础仿真实验报告 班级：电095班 姓名：高健 学号 内容摘要 本实验指导书是为本科现代控制理论基础实验课程专门设置的，共设置了4个实验，实验一是专门为了使学生熟悉控制系统工具箱中的常用函数而设置；实验二用simulink实现控制系统的仿真模拟；实验三用编程法实现状态空间表达的控制系统的计算与仿真；实验四是现代控制理论基础的综合实验，主要是状态反馈的极点配置以及系统在极点配置前后的特性分析。指导书的最后在附录中列出了控制系统中Matlab的常用函数、命令、基本编程说明以及Simulink的常用控件。 目录 第一部分 数字仿真实验 实验二：离散系统的分析与综合实验-----------------------------------------8 实验三：熟悉控制系统工具箱中的常用函数与命令-----------------------17 实验五：用编程法实现状态空间表达的控制系统的计算与仿真--------23 实验六：现代控制理论基础的综合实验--------------------------------------26  实验二： 离散系统的分析与综合实验 一：实验目的： 1)：通过本实验深刻理解采样时间对离散系统的影响； 2)：通过本实验理解零阶和一阶保持器对离散系统的影响； 3)：通过本实验理解离散系统参数对系统的影响； 4)：（选作）通过本实验理解离散系统与对应连续系统的稳态误差的差别受采样时间、保持器类型、输入信号等的影响； 5)：（选作）通过本实验理解离散系统与对应连续系统的时域响应受采样时间、保持器类型、输入信号等的影响 二：实验环境： (1)操作系统： WINDOWS 2000 或以上； (2)软件环境：MATLAB6.1及其以上； (3)VGA、SVGA显卡，分辨率800╳600或以上； (4)内存128M或以上，硬盘25G或以上； (5)鼠标。 三：实验原理与内容： 1：采样时间对离散系统稳定性的影响 图7-1 离散控制系统基本结构图 实验中，可取 　　　　　 T=0.01 T=0.1 T=0.5 分析说明 图（1） 图（2） 图（3） 相同传递函数下，采样周期越大，失真越严重 图(4) 图(5) 图（6） 注：这一部分的具体操作过程请见本实验的操作指导部分。 以下为实验所得图形： 图（1） 图（2） 图（3） 图（4） 图（5） 图（6） 2、保持器对离散系统稳定性的影响 离散系统中，保持器不同，系统的特性将不同。这里重点研究保持器对系统响应特性以及稳定性的影响。 图7-2　带保持器的离散控制系统结构图 分别取： 　　　　　　 通过仿真观察当分别取零阶保持器、一阶保持器和双线性保持器时系统的稳定性以及对节约输入的响应特性，记录下响应曲线并分析之。 当时， T=0.01 T=0.1 T=0.5 分析说明 零阶保持器 图1 图2 图3 零阶保持器是一种恒值外推规律的保持器，周期越大，失真情况越严重。 一阶保持器 双线性保持器 （２）当时， T=0.01 T=0.1 T=0.5 分析说明 零阶保持器 图4 图5 图6 周期越大，失真情况越严重。 双线性保持器 注：离散系统时一阶保持器不可用 图1 图2 图3 图4 图5 图6 3.离散系统参数对系统的影响 为了具有针对性，这里我们重点研究和讨论二阶连续和离散系统中的阻尼系数和震荡频率对系统的影响。 设闭环系统的传递函数为： 　　 记录如下参数时的阶跃响应曲线。 T=0.02 T=0.2 T=0.5 分析说明 图7 图8 图9 随着采样周期T的增大，失真度增大。 T一定时，随着的增大，系统 图10 图11 图12 图13 图14 图15 T=0.02 T=0.2 T=0.5 分析说明 图16 图17 图18 01时，系统震荡收敛，越大， 1时，系统无震荡。 图19 20 图21 图22 图23 图24 注：参数录入方法参见下面的说明。 图7 图8 图9 图10 图11 图12 图13 图14 图15 图16 图17 图18 图19 图20 图21 图22 图23 图24 实验三: 熟悉控制系统工具箱中的常用函数与命令 实验学时：1学时 实验环境：个人计算机，windows