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北科大自控试验实验5.docx

发布:2017-12-13约1.27千字共13页下载文档
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实验五 利用MATLAB绘制系统根轨迹 一、实验目的 (1)熟练掌握使用MATLAB绘制控制系统零极点图和根轨迹图的方法; (2)熟练使用根轨迹设计工具SISO; (2)学会分析控制系统根轨迹的一般规律; (3)利用根轨迹图进行系统性能分析; (4)研究闭环零、极点对系统性能的影响。 二、实验原理及内容 1、根轨迹与稳定性 当系统开环增益从变化时,若根轨迹不会越过虚轴进入s右半平面,那么系统对所有的K值都是稳定的;若根轨迹越过虚轴进入s右半平面,那么根轨迹与虚轴交点处的K值,就是临界开环增益。应用根轨迹法,可以迅速确定系统在某一开环增益或某一参数下的闭环零、极点位置,从而得到相应的闭环传递函数。 2、根轨迹与系统性能的定性分析 1)稳定性。如果闭环极点全部位于s左半平面,则系统一定是稳定的,即稳定性只与闭环极点的位置有关,而与闭环零点位置无关。 2)运动形式。如果闭环系统无零点,且闭环极点为实数极点,则时间响应一定是单调的;如果闭环极点均为复数极点,则时间响应一般是振荡的。 3)超调量。超调量主要取决于闭环复数主导极点的衰减率,并与其它闭环零、极点接近坐标原点的程度有关。 4)调节时间。调节时间主要取决于最靠近虚轴的闭环复数极点的实部绝对值;如果实数极点距虚轴最近,并且它附近没有实数零点,则调节时间主要取决于该实数极点的模值。 5)实数零、极点影响。零点减小闭环系统的阻尼,从而使系统的峰值时间提前,超调量增大;极点增大闭环系统的阻尼,使系统的峰值时间滞后,超调量减小。而且这种影响将其接近坐标原点的程度而加强。 三、实验步骤及结果 自我实践5-1 (1)程序 num = [1]; den= [1 0 1]; G= tf(num,den); rltool(G) 结果 (2)程序 num = [1]; den= [1 0.5 1]; G= tf(num,den); rltool(G) 结果 (3)程序 num = [1]; den= [1 1.4 1]; G= tf(num,den); rltool(G) 结果 (4)程序 num = [1]; den= [1 2 1]; G= tf(num,den); rltool(G) 结果 (5)程序 num = [1]; den= [1 2.4 1]; G= tf(num,den); rltool(G) 结果 综合实践 (1)程序 n1 = K; d1 = conv( [0.2 1],[2 1] ); sys = tf ( n1 , d1); rltool(sys) 结果 (2)程序 n1 = [0.1*K, K] ; d1 = conv( [0.2 1],[2 1] ); sys = tf ( n1 , d1); rltool(sys) 结果 (3)程序 n1 = K; d1 = conv( conv( [0.2 1],[2 1] ), [1 1] ); sys = tf ( n1 , d1); rltool(sys) 结果 综合实践 (1)程序 结果
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