《河北大學 自動控制系統(tǒng)原理 實驗四報告材料(含結果分析報告)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《河北大學 自動控制系統(tǒng)原理 實驗四報告材料(含結果分析報告)（22頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、word 實驗4 頻率響應分析 一 實驗要求 掌握應用MATLAB繪制系統(tǒng)Bode圖和Nyquist圖的方法，并通過系統(tǒng)的Bode圖和Nyquist圖分析系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性和相對穩(wěn)定性。 二 實驗步驟 1 系統(tǒng)Nyquist曲線的繪制 〔1〕掌握系統(tǒng)極坐標〔Nyquist〕圖繪制的函數(shù)nyquist()與其參數(shù)的使用方法?！部赏ㄟ^help方法〕 〔2〕在Matlab中輸入課本162頁例5－14的程序，觀察并記錄結果。利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔3〕在Matlab中輸入課本162-163頁例5－15的程序，觀察并記錄結果(包括系統(tǒng)函數(shù)和Nyquist圖)

2、，利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔4〕在Matlab中輸入下面例子的程序，觀察并記錄結果，利用軸函數(shù)axis〔〕繪出在一定區(qū)域的曲線，或用放大鏡工具放大，進展穩(wěn)定性分析。 例：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 繪制系統(tǒng)的Nyquist圖，并利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 Matlab命令窗口輸入： >> num=[1000]; >> den=[1 8 17 10]; >> nyquist(num,den);grid 2 系統(tǒng)Bode圖的繪制 〔1〕掌握系統(tǒng)對數(shù)頻率特性曲線〔Bode〕圖繪制的函數(shù)bode()與其參數(shù)的使用方法?！部赏ㄟ^help方法

3、〕 〔2〕在Matlab中輸入課本164頁例5－16的程序，觀察并記錄結果。計算系統(tǒng)穩(wěn)定裕量〔相角穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量〕分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔3〕在Matlab中輸入課本164-165頁例5－17的程序，觀察并記錄結果。并分析阻尼系數(shù)對系統(tǒng)幅頻特性和相頻特性的影響。 三 思考題 1 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 〔1〕繪制系統(tǒng)的開環(huán)零極圖、Nyquist圖，并利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔2〕繪制系統(tǒng)的Bode圖，利用margin函數(shù)求相角穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量，然后根據(jù)相較穩(wěn)定裕量或增益穩(wěn)定裕量分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 程序：num=20; den=[4 22

4、.4 12.2 1]; [z,p,k]=tf2zpk(num,den) figure(1) zplane(num,den) figure(2) nyquist(num,den) figure(3) bode(num,den) margin(num,den) 參考 157頁 結果： z = 0 0 0 p = k = 5 2 將思考題〔1〕中的開環(huán)比例系數(shù)增大為100，重新繪制系統(tǒng)的Nyquist圖，并利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 程序：n

5、um=100; den=[4 22.4 12.2 1]; [z,p,k]=tf2zpk(num,den) figure(1) nyquist(num,den) 結果： z = 0 0 0 p = k = 25 P=0,r=-2 z=2,buwending 3 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 〔1〕繪制系統(tǒng)的Nyquist圖，并利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔2〕繪制系統(tǒng)的Bode圖，利用margin函數(shù)求相角穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 程序：

6、z=[];p=[0 -1 -10];k=20; sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) figure(2) bode(sys) margin(sys) 4 將思考題〔3〕中的開環(huán)比例系數(shù)增大為20，重新繪制系統(tǒng)的Nyquist圖，用放大鏡工具放大，并利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，分析開環(huán)比例系數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。 z=[];p=[0 -1 -10];k=200; sys=zpk(z,p,k) nyquist(sys) 5 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 〔1〕繪制系統(tǒng)的Nyquist圖，并利用

7、Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔2〕繪制系統(tǒng)的Bode圖，利用margin函數(shù)求相角穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 z=-0.25;p=[0 0 -1 -0.5];k=2; sys=zpk(z,p,k) nyquist(sys) figure(2) bode(sys) margin(sys) 6 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 〔1〕繪制系統(tǒng)的Nyquist圖，用放大鏡工具放大，并利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔2〕繪制系統(tǒng)的Bode圖，利用margin函數(shù)求相角穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 z

8、=-1;p=[0 0 0 -2];k=2; sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) figure(2) bode(sys) margin(sys) 152頁 有積分環(huán)節(jié)補充 7 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 繪制系統(tǒng)的Bode圖，利用margin函數(shù)求相角穩(wěn)定裕量和增益穩(wěn)定裕量，并分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 8 設控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為: (1) (2) (3) (4) 分別畫出它們的Nyquist圖，并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果閉環(huán)不穩(wěn)定，求出位于右半平面的閉環(huán)極點的

9、個數(shù)。 1 sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) 2. sys=tf(1,[1 0 100]) figure(1) nyquist(sys) 3. sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) 4. z=[-5,-40];p=[0 0 -200 -1000];k=1000; sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) 9 某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:，試畫出 這四種情況的Nyquist圖，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

10、 0時 z=[];p=[0 0 -1];k=1; sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) z=[-2];p=[0 0 -1];k=0.5; sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) 1時 z=[-1];p=[0 0 -1];k=1; sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) z=[-2/3];p=[0 0 -1];k=1.5; sys=zpk(z,p,k) figure(1) nyquist(sys) 四 實驗報告要求 寫出思考題中的程序、繪制極坐標〔Nyquist〕圖或Bode圖，并按要求分析系統(tǒng)。 22 / 22