实验一熟悉MATLAB仿真工具一、实验目的1、了解MATLAB语言环境。2、熟悉MATLAB命令的基本操作。3、练习m文件的基本操作。二、实验设备PC机，MATLAB仿真软件。三、实验内容1、了解MATLAB语言环境：MATLAB的启动，运行；MATLAB的联机帮助及实例演示。2、熟悉MATLAB常见命令dir、type、cd等的基本操作。【type：显示文件内容命令】3、练习m文件的基本操作：文件的建立、保存，运行。四、实验步骤1、学习了解MATLAB语言环境开机执行程序matlab.exe（或用鼠标双击图标）即可进人MATLAB命令窗口：“CommandWindow”，在命令提示符位置键人命令。完成下述练习。MATLAB的联机帮助：help。MATLAB的实例演示：demO。2、练习MATLAB常见命令MATLAB语言与DOS操作系统有如下常用的相似命令，在操作界面上练习这些命令。dirdir c:(matlab/toolboxtypetype anyprogram.mcdcd..cd toolbox3、练习m文件的基本操作打开File菜单，其中有“New M-file"用于打开m文件。"Open M-file"用于打开m文件。“Run M-file"用于执行m文件。可以自由练习上述两项操作。注意：大部分m文件需要相应的数据才可以运行，此时命令平台上给出警告提示。五、预习要求1、仔细阅读实验指导书。2、有条件的可提前上机练习。六、实验报告要求按照上述步骤进行实验，并按实验记录完成实验报告
实验一 熟悉 MATLAB 仿真工具 一、实验目的 1、了解 MATLAB 语言环境。 2、熟悉 MATLAB 命令的基本操作。 3、练习 m 文件的基本操作。 二、实验设备 PC 机，MATLAB 仿真软件。 三、实验内容 1、了解 MATLAB 语言环境：MATLAB 的启动，运行； MATLAB 的联机帮助及实 例演示。 2、熟悉 MATLAB 常见命令 dir、type、cd 等的基本操作。 【type：显示文件内容命令】 3、练习 m 文件的基本操作：文件的建立、保存，运行。 四、实验步骤 1、学习了解 MATLAB 语言环境 开机执行程序 matlab.exe（或用鼠标双击图标）即可进人 MATLAB 命令窗口： “Command Window”.在命令提示符位置键人命令。完成下述练习。 MATLAB 的联机帮助：help。 MATLAB 的实例演示:demo。 2、练习 MATLAB 常见命令 MATLAB 语言与 DOS 操作系统有如下常用的相似命令，在操作界面上练习这 些命令。 dir dir c:\matlab＼toolbox type type anyprogram.m cd cd. cd toolbox 3、练习 m 文件的基本操作 打开 File 菜单，其中有 “New M-file” 用于打开 m 文件。 “Open M-file” 用于打开 m 文件。 “Run M-file” 用于执行 m 文件。 可以自由练习上述两项操作。注意：大部分 m 文件需要相应的数据才可以运 行，此时命令平台上给出警告提示。 五、预习要求 1、仔细阅读实验指导书。 2、有条件的可提前上机练习。 六、实验报告要求 按照上述步骤进行实验，并按实验记录完成实验报告
实验二基于MATLAB的二阶系统动态性能分析一、实验的1、观察学习二阶控制系统的单位阶跃响应、脉冲响应。2、记录单位阶跃响应曲线、脉冲响应曲线。3、掌握时间响应分析的一般方法。4、掌握系统阶跃响应曲线与传递函数参数的对应关系。二、实验设备PC机，MATLAB仿真软件。三、实验内容1、作以下二阶系统的单位阶跃响应曲线10G(s) =s?+s+102、分别改变该系统的和の，，观察阶跃响应曲线的变化。3、作该系统的脉冲响应曲线。四、实验步骤1、二阶系统为10G(s) =$?+$+10（1）键人程序观察并纪录阶跃响应曲线【程序：num=[10]：%传递函数的分子多项式系数矩阵den=[1110]；%传递函数的分母多项式系数矩阵G=tf(num,den)；%建立传递函数step(G)；%绘制单位阶跃响应曲线grid on；%图形上出现表格】（注：①通过以上命令得到单位阶跃响应曲线如图1，同时在曲线上根据性能指标的定义单击右键，则分别可以得到此系统的性能指标：峰值时间S；调节时间ts=S；上升时间tr=S；超调量Mp%=%tp=②该程序即可在命令窗口运行，也可以存储成.M文件来运行。（2）健入
实验二 基于 MATLAB 的二阶系统动态性能分析 一、实验目的 1、观察学习二阶控制系统的单位阶跃响应、脉冲响应。 2、记录单位阶跃响应曲线、脉冲响应曲线。 3、掌握时间响应分析的一般方法。 4、掌握系统阶跃响应曲线与传递函数参数的对应关系。 二、实验设备 PC 机，MATLAB 仿真软件。 三、实验内容 1、作以下二阶系统的单位阶跃响应曲线 10 10 ( ) 2 + + = s s G s 2、分别改变该系统的 和 n ，观察阶跃响应曲线的变化。 3、作该系统的脉冲响应曲线。 四、实验步骤 1、二阶系统为 10 10 ( ) 2 + + = s s G s （1）键人程序 观察并纪录阶跃响应曲线 【程序： num=[10]; ％传递函数的分子多项式系数矩阵 den=[1 1 10]; ％传递函数的分母多项式系数矩阵 G=tf(num,den); ％建立传递函数 step(G)； ％绘制单位阶跃响应曲线 grid on; ％图形上出现表格 】 （注：①通过以上命令得到单位阶跃响应曲线如图 1，同时在曲线上根据性 能指标的定义单击右键，则分别可以得到此系统的性能指标：峰值时间 tp= s；调节时间 ts= s；上升时间 tr= s；超调量 Mp%= %。 ② 该程序即可在命令窗口运行，也可以存储成.M 文件来运行。 ） （2）健入
damp (den)计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并作记录。【注：该项内容在命令窗口中完成，实验结果在命令窗口中显示。（3）健入[y, X, t]=step (num, den)%返回变量输出y与时间t（变量x为状态变量矩阵）[y,t']%显示输出向量y与时间向量t（t为自动向量）【注：该项内容在命令窗口中完成，实验结果在命令窗口中显示。实际为数据形式输出的对应于曲线的结果。（4）数据记录记录实际测取的峰值大小、Cax（t，）、峰值时间tp、过渡时间t。并与理论值相比较。实际值理论值峰值Cax(t)峰值时间t，过渡时间± 5%±2%ts【注；该表格中，实际值可以在曲线上通过点击右键来完成，理论值通过计算填入。2、修改参数，分别实现=1，=2的响应曲线，并作记录。101【注；该系统为G(s)=s2+2s+10①原系统程序为：n0=10;d0=[1210];step(n0,d0);%原系统=0.36hold on%保持原曲线②修改为=1的程序为：nl=n0,dl=[1 6.3210];step(nl,dl);%修改为=1③修改为=2的程序为：
damp（den） 计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并作记录。 【注；该项内容在命令窗口中完成，实验结果在命令窗口中显示。】 （3） 健入 [y，x，t]=step（num，den） %返回变量输出 y 与时间 t（变量 x 为状态变量矩阵） [y，t'] %显示输出向量 y 与时间向量 t（t 为自动向量） 【注；该项内容在命令窗口中完成，实验结果在命令窗口中显示。 实际为数据形式输出的对应于曲线的结果。】 （4）数据记录 记录实际测取的峰值大小、Cmax(tp)、峰值时间 tp、过渡时间 ts 并与理论值 相比较。 实际值 理论值 峰值 Cmax(tp) 峰值时间 tp 过渡时间 ts 5% 2% 【注；该表格中，实际值可以在曲线上通过点击右键来完成，理论值通过计 算填入。】 2、修改参数,分别实现 =1, =2 的响应曲线,并作记录。 【注；该系统为 2 10 10 ( ) 2 + + = s s G s 】 ①原系统程序为: n0=10；d0=[1 2 10]；step（n0，d0 ）； %原系统 =0．36 hold on %保持原曲线 ②修改为 =1 的程序为: n1=n0，d1=[1 6.32 10]；step（n1，d1）； % 修改为 =1 ③修改为 =2 的程序为:
程序为：nl=nO, d1=n2=n0；d2=[112.6410]；step(n2,d2；%修改为=21④修改参数，写出程序分别实现m=0m和のm=2m。的响应曲线，并作记录。2=10%原系统①mo=/10，即3、试作以下系统的脉冲响应，并比较与原系统响应曲线的差别与特点，作出相应的实验分析结果【选作项目】2s+10，有系统零点情况，即s=-5。(a) G,(s)=$°+2s+10s2+0.5s+10G,(s)=(b)s2+2s+10，分子分母多项式阶数相等，即n=m=2s2 +0.5s(c) G,(s) =分子多项式零次项系数为零。s2 +2s+10s(d) G,(s)=7 +2s +10原响应的微分，微分系数为1/10。【对应系统（a）的例程序：num=[210]：%传递函数的分子多项式系数矩阵den=[1210]：%传递函数的分母多项式系数矩阵G=tf(numden)；%建立传递函数impulse（G）：%绘制单位脉冲响应曲线gridon；%图形上出现表格】五、预习要求1、仔细阅读实验指导书。2、预习相关控制理论知识。3、完成相关仿真程序的书面设计。4、有条件的可提前上机练习。六、实验报告要求1、分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响。2、分析响应曲线的零初值、非零初值与系统模型的关系。3、分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系。4、分析系统零点对阶跃响应的影响
程序为: n1=n0，d1= n2=n0；d2=[1 12.64 10]；step(n2,d2) ；% 修改为 =2 ④ 修改参数,写出程序分别实现 n1 = 0 2 1 n 和 n2 =2 n0 的响应曲线,并作记录。 % 原系统 10 n0 = ，即 ( ) 10 0 2 = n 3、试作以下系统的脉冲响应，并比较与原系统响应曲线的差别与特点，作出相 应的实验分析结果 【选作项目】 (a) 2 10 2 10 ( ) 1 2 + + + = s s s G s ，有系统零点情况，即 s=-5。 (b) 2 10 0.5 10 ( ) 2 2 2 + + + + = s s s s G s ，分子分母多项式阶数相等，即 n=m=2。 (c) 2 10 0.5 ( ) 2 2 3 + + + = s s s s G s ，分子多项式零次项系数为零。 (d) 2 10 ( ) 4 2 + + = s s s G s ，原响应的微分，微分系数为 1/10。 【对应系统（a）的例程序： num=[2 10]; ％传递函数的分子多项式系数矩阵 den=[1 2 10]; ％传递函数的分母多项式系数矩阵 G=tf(num,den); ％建立传递函数 impulse(G); ％绘制单位脉冲响应曲线 grid on; ％图形上出现表格 】 五、预习要求 1、仔细阅读实验指导书。 2、预习相关控制理论知识。 3、完成相关仿真程序的书面设计。 4、有条件的可提前上机练习。 六、实验报告要求 1、分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响。 2、分析响应曲线的零初值、非零初值与系统模型的关系。 3、分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系。 4、分析系统零点对阶跃响应的影响
实验三基于MATLAB的根轨迹绘制与性能分析一、实验目的1、利用计算机完成控制系统的根轨迹作图。2、了解控制系统根轨迹图的一般规律。3、利用根轨迹进行系统分析。二、实验设备PC机，MATLAB仿真软件。三、实验内容Ke1、作系统Gol(s)的根轨迹图，记录并观察曲线，依此分析s(s+1)(s + 2)系统的性能。k,(s+1)2、作系统Go2(s)=的根轨迹图，记录并观察曲线，依s(s-1)(s2 +4s+16)此分析系统的性能。kg(s+3)的根轨迹图，记录并观察曲线，依此分析系统3、作系统Go3(s)=s(s + 2)的性能。四、实验步骤给定如下系统的开环传递函数，作出它们的根轨迹图，并完成给定要求。kg1. Go(s)=s(s + 1)(s + 2)要求：（a）准确记录根轨迹的起点、终点及根轨迹的条数。(b）确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益。(c）确定临界稳定时的根轨迹增益。kg(s+1)2. Go2(s)=1,3,12,-16,0s(s-1)(s2 + 4s +16)要求：确定根轨迹与虚轴交点并确定使得系统稳定的根轨迹增益取值范围k,(s+3)3. Go3(s)=s(s + 2)要求：（a）确定系统具有最大超调量Mpmx时的根轨迹增益。（b）确定系统阶跃响应无超调量时的根轨迹增益取值范围。五、预习要求
实验三 基于 MATLAB 的根轨迹绘制与性能分析 一、实验目的 1、利用计算机完成控制系统的根轨迹作图。 2、了解控制系统根轨迹图的一般规律。 3、利用根轨迹进行系统分析。 二、实验设备 PC 机，MATLAB 仿真软件。 三、实验内容 1、作系统 ( 1)( 2) ( ) 01 + + = s s s k G s g 的根轨迹图，记录并观察曲线，依此分析 系统的性能。 2、作系统 ( 1)( 4 16) ( 1) ( ) 02 2 − + + + = s s s s k s G s g 的根轨迹图，记录并观察曲线，依 此分析系统的性能。 3、作系统 ( 2) ( 3) ( ) 03 + + = s s k s G s g 的根轨迹图，记录并观察曲线，依此分析系统 的性能。 四、实验步骤 给定如下系统的开环传递函数，作出它们的根轨迹图，并完成给定要求。 1． ( 1)( 2) ( ) 01 + + = s s s k G s g 要求：(a) 准确记录根轨迹的起点、终点及根轨迹的条数。 (b) 确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益。 (c)确定临界稳定时的根轨迹增益。 2． ( 1)( 4 16) ( 1) ( ) 02 2 − + + + = s s s s k s G s g 1,3,12,-16,0 要求：确定根轨迹与虚轴交点并确定使得系统稳定的根轨迹增益取值范围 3． ( 2) ( 3) ( ) 03 + + = s s k s G s g 要求：（a）确定系统具有最大超调量 MPmax时的根轨迹增益。 （b）确定系统阶跃响应无超调量时的根轨迹增益取值范围。 五、预习要求