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例17 用Ford-Fulkerson 算法计算如图6 网络中的最大流,每条弧上的两个数字分别表示容量和当前流量。

图6 最大流问题

解编写程序如下:

clc,clear

u(1,2)=1;u(1,3)=1;u(1,4)=2;u(2,3)=1;u(2,5)=2;

u(3,5)=1;u(4,3)=3;u(4,5)=3;

f(1,2)=1;f(1,3)=0;f(1,4)=1;f(2,3)=0;f(2,5)=1;

f(3,5)=1;f(4,3)=1;f(4,5)=0;

n=length(u);list=[];maxf(n)=1;

while maxf(n)>0

maxf=zeros(1,n);pred=zeros(1,n);

list=1;record=list;maxf(1)=inf;

%list是未检查邻接点的标号点,record是已标号点

while (~isempty(list))&(maxf(n)==0)

flag=list(1);list(1)=[];

label1= find(u(flag,:)-f(flag,:));

label1=setdiff(label1,record);

list=union(list,label1);

pred(label1)=flag;

maxf(label1)=min(maxf(flag),u(flag,label1)...

-f(flag,label1));

record=union(record,label1);

label2=find(f(:,flag));

label2=label2';

label2=setdiff(label2,record);

list=union(list,label2);

pred(label2)=-flag;

maxf(label2)=min(maxf(flag),f(label2,flag));

record=union(record,label2);

end

if maxf(n)>0

v2=n; v1=pred(v2);

while v2~=1

if v1>0

f(v1,v2)=f(v1,v2)+maxf(n);

else

v1=abs(v1);

f(v2,v1)=f(v2,v1)-maxf(n);

end

v2=v1; v1=pred(v2);

end

end

end

f

自动控制原理MATLAB仿真实验报告

实验一 MATLAB 及仿真实验(控制系统的时域分析) 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性; 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些? 2、 如何判断系统稳定性? 3、 系统的动态性能指标有哪些? 三、实验方法 (一) 四种典型响应 1、 阶跃响应: 阶跃响应常用格式: 1、)(sys step ;其中sys 可以为连续系统,也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ;表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ;表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =;可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应: 脉冲函数在数学上的精确定义:0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为:) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式: ① )(sys impulse ; ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = (二) 分析系统稳定性 有以下三种方法: 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图; 2、 利用tf2zp 求出系统零极点; 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 (三) 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.

自动控制原理习题全解及MATLAB实验 第6章习题解答

第6章控制系统的校正 本章主要讨论利用频率法对单输入-单输出的线性定常系统的综合和设计。在介绍控制系统校正的基本概念、控制系统的基本控制规律的基础上,介绍了各种串联校正装置(超前校正装置、滞后校正装置、滞后-超前校正装置)的特性及按分析进行相应设计的基本步骤和方法;还介绍了期望设计法的基本概念、常见的期望特性和设计步骤;另外还介绍了根轨迹法的串联校正和反馈校正的基本概念和方法;最后介绍了利用MATLAB进行控制系统校正。 教材习题同步解析 试分别说明系统的固有频率特性与系统期望频率特性的概念。 答:系统本身固有元件所具有的频率特性称为固有频率特性。设计者希望系统所能达到的频率特性称为系统期望频率特性。 试比较串联校正和反馈校正的优缺点。 答:a、校正装置和未校正系统的前向通道环节相串联,这种叫串联校正,串联校正是最常用的设计方法,设计与实现比较简单,通常将串联装置安置在前向通道的前端。 b、并联校正也叫反馈校正,它是和前向通道的部分环节按反馈方式连接构成局部反馈回路,设计相对较为复杂。并联校正一般不需要加放大器,它可以抑制系统的参数波动及非线性因素对系统性能的影。 PD控制为什么又称为超前校正?串联PD控制器进行校正为什么能提高系统的快速性和稳定性? 答:加入PD控制相当于在系统中加入一个相位超前的串联校正装置,使之在穿越频率处有较大的相位超前角。因此,PD控制称为超前控制。PD控制的传递函数为G s Kp sτ =+,由比例控制和微分控制组合而成。增大比例系数Kp,可以展宽系统的()(1) 通频带,提高系统的快速性。微分控制反映信号的变化率的预报作用,在偏差信号变化前给出校正信号,防止系统过大地偏离期望值和出现剧烈振荡倾向,有效地增强系统的相对稳定性。 PI控制为什么又称为滞后校正?串联PI控制器进行校正为什么能提高系统的稳态性能?如何减小它对系统稳定性的影响? 答:PI控制在低频段产生较大的相位滞后,所以滞后校正。PI控制的比例部分可以提高系统的无差度,改善系统的稳态性能。在串入系统后应使其转折频率在系统幅值穿越频率

自动控制原理MATLAB仿真实验

自动控制原理MATLAB仿真实验 实验一典型环节的MATLAB仿真 一、实验目的 1.熟悉MATLAB桌面和命令窗口,初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,加深对各典型环节响应曲线的理解。 3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的使用 MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型,进行仿真和调试。 1.运行MATLAB软件,在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令,按Enter 键或在工具栏单击按钮,即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。 2.选择File菜单下New下的Model命令,新建一个simulink仿真环境常规模板。 图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图

3.在simulink 仿真环境下,创建所需要的系统。 以图1-2所示的系统为例,说明基本设计步骤如下: 1)进入线性系统模块库,构建传递函数。点击simulink 下的“Continuous ”,再将右边窗口中“Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 2)改变模块参数。在simulink 仿真环境“untitled ”窗口中双击该图标,即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数,数字之间用空格隔开;设置完成后,选择OK ,即完成该模块的设置。 3)建立其它传递函数模块。按照上述方法,在不同的simulink 的模块库中,建立系统所需的传递函数模块。例:比例环节用“Math ”右边窗口“Gain ”的图标。 4)选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“Source ”,将右边窗口中“Step ”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口,形成一个阶跃函数输入模块。 5)选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“Sinks ”,就进入输出方式模块库,通常选用“Scope ”的示波器图标,将其用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 6)选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统,需选择“Math ” 模块库右边窗口“Sum ”图标,并用鼠标双击,将其设置为需要的反馈形式(改变正负号)。 7)连接各元件,用鼠标划线,构成闭环传递函数。 8)运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“”按钮,便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope ”元件,即可看到响应曲线。 三、实验原理 1.比例环节的传递函数为 221211()2100,200Z R G s R K R K Z R =-=-=-== 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。

自动控制原理Matlab程序作业(精)

自控控制原理 MATLAB 程序设计作业 指导老师:汪晓宁 目录 一、题目 (2) 二、运行结果 (3) 三、程序说明 (8) 四、附录 ............................................ 9 代码 . ............................................. 9 参考文献 .. (17) 一、题目 用 Matlab 创建用户界面,并完成以下功能 a 将产生未综合系统的根轨迹图以及 0.707阻尼比线, 你可以交互地选择交点的运行点。界面能显示运行点的坐标、增益值以及近似为二阶系统估算的超调量、调整时间、峰值时间、阻尼比、无阻尼自然震荡频率以及稳态误差 b 显示未综合系统的阶跃响应 c 输入控制器的参数, 绘制综合后系统的根轨迹图以及显示综合的设计点 (主导极点 , 允许不断改变控制器参数,知道所绘制的根轨迹通过设计点 d 对于综合后的系统, 显示运行点的坐标、增益,近似为二阶系统估算的超调量、调整时间、峰值时间、阻尼比、无阻尼自然震荡频率以及误差系数 e 显示综合后系统的阶跃响应 二、运行结果

输入传递函数分子分母 生成根轨迹图

选择点并得到该点各项参数在下方输出面板输出 获得阶跃响应图 用 rltool(辅助,选择合适的插入零点

输入零点,并得到根轨迹图

选择根轨迹图上的任一点,得到数据,在下方输出面板输出得到阶跃响应图 三、运行说明

第一步, 在请输入分子后的输入框输入传递函数分子的矩阵, 在下一输入框输入传递函数分母并按“生成根轨迹图”按钮获得根轨迹 第二步, 按选择点并显示各参数获得根轨迹图上任一点的各项数据, 数据全部输出在下方输出面板 第三步,按“生成阶跃响应图”按钮可以获得该函数的阶跃响应 第四步,在“请输入插入零点”后的输入框中输入参数,并按“生成综合后根轨迹图” 按钮产生根轨迹 (可以通过点击“根轨迹校正”按钮,调用工具箱拖动零点进行快速查看根轨迹图,选择合适的根轨迹再在输入框中输入零点的值 第五步,按“选择点并显示各参数(综合后系统”选取各点,查阅参数,数据输出在下方输出面板上 第六步,按“生成阶跃响应图(综合后系统”可以得到综合后系统的阶跃响应 最后,点击“退出”结束程序 四、附录 代码: function varargout = Liushuai20122510(varargin % LIUSHUAI20122510 MATLAB code for Liushuai20122510.fig % LIUSHUAI20122510, by itself, creates a new LIUSHUAI20122510 or raises the existing % singleton*. %

《自动控制原理》MATLAB分析与设计

《自动控制原理》MATLAB分析与设计 仿真实验报告 第三章线性系统的时域分析法 1、教材P136.3-5系统进行动态性能仿真,并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较,分析仿真结果; (1)原系统的动态性能 SIMULINK仿真图: 仿真结果: 分析:从图中可以看出:峰值时间:tp=3.2s,超调量18.0%,调节时间ts=7.74s。 (2)忽略闭环零点的系统动态性能 SIMULINK仿真图:

仿真结果: 分析:从图中可以看出:峰值时间:tp=3.6s,超调量16.7%,调节时间ts=7.86s。 (3)两种情况动态性能比较 SIMULINK仿真图: 仿真结果:

原系统 忽略闭环零点 分析:通过比较可以看出闭环零点对系统动态性能的影响为:减小峰值时间,使系统响应速度加快,超调量增大。这表明闭环零点会减小系统阻尼。 3-9系统 SIMULINK仿真图: 仿真结果:

Scope0 分析:从图中可以看出:峰值时间:tp=1.05s,超调量35.1%,调节时间ts=3.54s(△=2%)。 Scope1 分析:从图中可以看出:峰值时间:tp=0.94s,超调量37.1%,调节时间ts=3.44s(△=2%)。

Scope2 分析:由于计算机在计算的过程也存在误差,因此,不同的参数时,两条线重合,需将闭环传递函数计算出来再作比较。 计算出闭环传递函数 SIMULINK仿真图:

分析:从图中可以看出:峰值时间:tp=1.05s,超调量35.1%,调节时间ts=3.54s(△=2%)。 Scope4 分析:从图中可以看出:峰值时间:tp=0.94s,超调量37.1%,调节时间ts=3.44s(△=2%)。

自动控制原理 matlab实验报告

自动控制原理实验(二) 一、实验名称: 基于MATLAB的控制系统频域及根轨迹分析 二、实验目的: (1)、了解频率特性的测试原理及方法; (2)、理解如何用MATLAB对根轨迹和频率特性进行仿真和分析; (3)、掌握控制系统的根轨迹和频率特性两大分析和设计方法。 三、实验要求: (1)、观察给定传递函数的根轨迹图和频率特性曲线; (2)、分析同一传递函数形式,当K值不同时,系统闭环极点和单位阶跃响应的变化情况;(3)、K值的大小对系统的稳定性和稳态误差的影响; (4)、分析增加系统开环零点或极点对系统的根轨迹和性能的影响。 四、实验内容及步骤 (1)、实验指导书:实验四 (1)、“rlocus”命令来计算及绘制根轨迹。会出根轨迹后,可以交互地使用“rlocfind”命令来确定点击鼠标所选择的根轨迹上任意点所对应的K值,K值所对应的所有闭环极点值也可以使用形如“[K, PCL] = rlocfind(G1)”命令来显示。 (2)、波特图:bode(G1, omga) 另外,bode图还可以通过下列指令得出相位和裕角: [mag,phase,w] = bode(sys) (3)、奈奎斯特图:nuquist(G, omega) (2)课本:例4-1、4-2、4-7 五实验报告要求 (1)、实验指导书:实验四

思考题 请绘制下述传递函数的bode图和nyquist图。 1. 根据实验所测数据分别作出相应的幅频和相频特性曲线; 2. 将思考题的解题过程(含源程序)写在实验报告中。 幅频特性曲线相频特性曲线 Gs = zpk([10], [-5; -16; 9], 200) subplot(1, 2, 1) bode(Gs) grid subplot(1, 2, 2) nyquist(Gs) grid (2)课本:例4-1、4-2、4-7

MATLAB在自动控制原理中的应用

本论文主要研究如何根据用户要求的性能指标进行自动控制系统的串联校正设计,而此设计又具有很重要的现实意义。对于给定的线性定常系统,我们通常通过加入串联超前、滞后或超前滞后综合校正装置,以达到提高系统的精度和稳定性的目的。本文将给出基于频率特性法串联校正的具体设计方法,同时对该课题中的控制系统模型进行仿真。本设计可实现如下功能:对一个线性定常系统,根据需求的性能指标,通过本设计可给出系统的串联校正网络,从绘制出的各种响应曲线可以直观地将校正前后的系统进行比较,而仿真实例结果也进一步表明了此设计方法有效性和实用性。 关键词:串联校正;根轨迹;频率特性法;MATLAB 1.1研究目的 在实际工程控制中,往往需要设计一个系统并选择适当的参数以满足性能 指标的要求,或对原有系统增加某些必要的元件或环节,使系统能够全面满足 性能指标要求,此类问题就称为系统校正与综合,或称为系统设计。 当被控对象给定后,按照被控对象的工作条件,被控信号应具有的最大速 度和加速度要求等,可以初步选定执行元件的形式、特性和参数。然后,根据 测量精度、抗扰能力、被测信号的物理性质、测量过程中的惯性及非线性度等 因素,选择合适的测量变送元件。在此基础上,设计增益可调的前置放大器与 功率放大器。这些初步选定的元件以及被控对象适当组合起来,使之满足表征 控制精度、阻尼程度和响应速度的性能指标要求。如果通过调整放大器增益后 仍然不能全面满足设计要求的性能指标,就需要在系统中增加一些参数及特性 可按需要改变的校正装置,使系统能够全面满足设计要求,这就是控制系统设 计中的校正问题。系统设计过程是一个反复试探的过程,需要很多经验的积累。MATLAB为系统设计提供了有效手段。 1.2相关研究现状 系统仿真作为一种特殊的实验技术,在20世纪30-90年代的半个多世纪中经历了飞速发展,到今天已经发展成为一种真正的、系统的实验科学。自动控制系统仿真是系统仿真的一个重要分支,它是一门设计自动控制理论、计算机数学、计算机技术、系统辩识以及系统科学的综合性新型学科。它为控制系统的分析、计算、研究、综合设计以及自动控制系统的计算机辅助教学等提供了快速、经济、

自动控制原理MATLAB仿真实验报告.

自动控制原理实验报告学院电子信息与电气工程学院

实验一 MATLAB 及仿真实验(控制系统的时域分析) 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性; 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些? 2、 如何判断系统稳定性? 3、 系统的动态性能指标有哪些? 三、实验方法 (一) 四种典型响应 1、 阶跃响应: 阶跃响应常用格式: 1、)(sys step ;其中sys 可以为连续系统,也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ;表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ;表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =;可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应: 脉冲函数在数学上的精确定义:0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为: ) ()()()(1 )(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式: ① )(sys impulse ; ② ); ,(); ,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = (二) 分析系统稳定性 有以下三种方法: 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图; 2、 利用tf2zp 求出系统零极点; 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 (三) 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.

自动控制原理MATLAB仿真实验报告

自动控制原理实验报告 学 院 电子信息与电气工程学院 实验一 MATLAB 及仿真实验(控制系统的时域分析) 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性; 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些? 2、 如何判断系统稳定性? 3、 系统的动态性能指标有哪些? 三、实验方法 (一) 四种典型响应 1、 阶跃响应: 阶跃响应常用格式: 1、)(sys step ;其中sys 可以为连续系统,也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ;表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ;表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =;可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应: 脉冲函数在数学上的精确定义:0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为:) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式: ① )(sys impulse ; ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = (二) 分析系统稳定性 有以下三种方法: 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图; 2、 利用tf2zp 求出系统零极点; 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 (三) 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.

自动控制原理MATLAB仿真实验指导书

自动控制原理 MATLAB 仿真实验实验指导书 电气电子信息工程系自动化教研室

实验一典型环节的MATLAB仿真 一、实验目的 1.熟悉 MATLAB桌面和命令窗口,初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,加深对各典型环节响应曲线的理解。 3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、 SIMULINK 的使用 MATLAB 中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型,进行仿真和调试。 1.运行 MA TLAB软件,在命令窗口栏“>> ”提示符下键入simulink 命令,按Enter 键或在工具栏单击按钮,即可进入如图1-1 所示的 SIMULINK仿真环境下。 2.选择 File 菜单下 New 下的 Model 命令,新建一个simulink 仿真环境常规模板。 图 1-1SIMULINK 仿真界面图 1-2系统方框图 3.在 simulink 仿真环境下,创建所需要的系统。 以图 1-2 所示的系统为例,说明基本设计步骤如下: 1)进入线性系统模块库,构建传递函数。点击simulink 下的“ Continuous”,再将右边窗口中“ Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 2)改变模块参数。在 simulink 仿真环境“ untitled ”窗口中双击该图标,即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数,数字之间用空格隔开;设 置完成后,选择OK ,即完成该模块的设置。 3)建立其它传递函数模块。按照上述方法,在不同的simulink 的模块库中,建立系统所需的传递函数模块。例:比例环节用“Math ”右边窗口“ Gain”的图标。 4)选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“ Source”,将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口,形成一个阶跃函数输入模块。 5)选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“ Sinks”,就进入输出方式模块库,通常选用“ Scope” 的示波器图标,将其用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 6)选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统,需选择“Math ”模块库右边窗口“Sum”图标,

自动控制原理matlab仿真实验实验严进宁

实验一 系统的数学模型 一、实验目的和任务 1、 学会使用MATLAB 的命令; 2、 掌握MATLAB 有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。 3、 掌握用MATLAB 求取系统的数学模型 二、实验仪器、设备及材料 1、 计算机 2、 MATLAB 软件 三、实验原理 1、 MATLAB 软件的使用 2、 使用MATLAB 软件在计算机上求取系统的传递函数 四、实验报告要求 1、 将各实验内容的要求写入实验报告。 2、 写出要求的实验程序。 3、 记录各命令运行后的结果 五、实验内容 例1-3、设置传递函数2 2)13() 5(6)(+++= s s s s G ,时间延迟常数4=τ 方式1:set(G,'ioDelay',4) %为系统的ioDelay 属性设定值 G %显示传递函数 解:该传递函数模型可以通过下面的语句输入到MATLAB 工作空间为: >> num=6*[1,5]; den=conv([1,3,1],[1,3,1]); G=tf(num,den); set(G,'ioDelay',4) G 运行结果为:

Transfer function: 6 s + 30 exp(-4*s) * ------------------------------ s^4 + 6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 1 例1-4、已知传递函数22)13() 5(6)(+++= s s s s G ,提取系统的分子和分母多项式(实验) 解:提取系统的分子和分母多项式程序为: >> num=6*[1,5]; den=conv([1,3,1],[1,3,1]); G=tf(num,den) [num den]=tfdata(G,'v') 运行结果为: Transfer function: 6 s + 30 ------------------------------ s^4 + 6 s^3 + 11 s^2 + 6 s + 1 num = 0 0 0 6 30 den = 1 6 11 6 1 例1-5例1-5 某系统的零极点模型为: ) 22)(22)(2)(1()5(6)(2 j s j s s s s s G -++++++= 方法2:利用算子(实验) >> s=zpk('s') G=6*(s+5)^2/((s+1)*(s+2)*(s+2+2)*(s+2-2))

自动控制原理MATLAB分析与设计-仿真实验报告

兰州理工大学 《自动控制原理》MATLAB分析与设计 仿真实验报告 院系:电气工程与信息工程学院 班级:电气工程及其自动化四班 姓名: 学号: 时间:年月日

电气工程与信息工程学院 《自动控制原理》MATLAB 分析与设计仿真实验任务书(2014) 一、仿真实验容及要求 1.MATLAB 软件 要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB 软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计法及常用的图形命令操作;熟悉MATLAB 仿真集成环境Simulink 的使用。 2.各章节实验容及要求 1)第三章 线性系统的时域分析法 ? 对教材第三章习题3-5系统进行动态性能仿真,并与忽略闭环零点的系 统动态性能进行比较,分析仿真结果; ? 对教材第三章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析, 说明不同控制器的作用; ? 在MATLAB 环境下选择完成教材第三章习题3-30,并对结果进行分析; ? 在MATLAB 环境下完成英文讲义P153.E3.3; ? 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,在 100=a K 时,试采用微分反馈控制法,并通过控制器参数的优化,使系 统性能满足%5%,σ< 3250,510s ss t ms d -≤

进行分析; ? 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-23,并对结果进行分析。 3)第五章 线性系统的频域分析法 ? 利用MATLAB 绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线; 4)第六章 线性系统的校正 ? 利用MATLAB 选择设计本章作业中至少2个习题的控制器,并利用系统 的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能; ? 利用MATLAB 完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证; ? 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,试采用PD 控制并优化控制器参数,使系统性能满足给定的设计指标 ms t s 150%,5%<<σ。 5)第七章 线性离散系统的分析与校正 ? 利用MATLAB 完成教材第七章习题7-19的最小拍系统设计及验证; ? 利用MATLAB 完成教材第七章习题7-24的控制器的设计及验证; ? 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”进行验证, 计算D(z)=4000时系统的动态性能指标,并说明其原因。 二、仿真实验时间安排及相关事宜 1.依据课程教学大纲要求,仿真实验共6学时,教师应在第3学下发仿真任务书,并按课程进度安排上机时间;学生须在实验之前做好相应的准备,以确保在有限的机时完成仿真实验要求的容; 2.实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告; 3.仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订。 自动化系《自动控制原理》课程组

自动控制原理Matlab实验1(初步认识MATLAB和系统仿真)

《自动控制原理》课程实验报告 实验名称初步认识MATLAB和系统仿真 专业班级 ********* 学 ************ 号 姓名** 指导教师李离 学院名称电气信息学院 2012 年 11 月 5 日

Lab1_1_1.m 程序: y0=0.15; wn=sqrt(2); zeta=1/(2*sqrt(2)); t=[0:0.1:10]; c=(y0/sqrt(1-zeta^2)); y=c*exp(-zeta*wn*t).*sin(wn*sqrt(1-zeta^2)*t+acos(zeta)); bu=c*exp(-zeta*wn*t);bl=-bu;

plot(t,y,t,bu,'k--',t,bl,'k--'),grid xlabel('Time (sec)'),ylabel('y(t) (meters)') legend(['\omega_n=',num2str(wn),' \zeta=',num2str(zeta)]) 仿真结果: (1)零输入响应曲线 理论分析:0<ζ<1,对于二阶响应,其瞬态响应应该是一个按照指数衰减的振荡过程,ζ越小,衰减越慢,该系统是欠阻尼系统。从图中也可以看出,系统是零输入响应,是个震荡衰减的过程,符合理论判断。 Lab1_1_2.m 程序:

y0=0.15; wn=sqrt(2); zeta=1; t=[0:0.1:10]; y=y0*(exp(-wn*t)+wn*t.*exp(-wn*t)); plot(t,y),grid xlabel('Time (sec)'),ylabel('y(t) (meters)') legend(['\omega_n=',num2str(wn),' \zeta=',num2str(zeta)]) 仿真结果: (2)零输入响应曲线 理论分析:在图中可以看到,随着时间的增加,响应在逐渐减小。当t>7时,响应近似为零,即Y(t)=0. ζ=1 ,系统是临界阻尼系统。对C(t)求导可以发现,系统是个单调地久的过程,不会出现震荡。

自动控制原理MATLAB实验报告

实验一典型环节的 MATLAB 仿真 一、实验目的 1.熟悉MATLAB 桌面和命令窗口,初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,加深对各典型环节响应曲线的理解。 3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1.比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G200 , 100 2 ) ( 2 1 1 2 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1所示。 2.惯性环节的传递函数为 uf C K R K R s C R R R Z Z s G1 , 200 , 100 1 2.0 2 1 ) ( 1 2 1 1 2 1 2 1 2= = = + - = + - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图2所示。 图1 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形 图2惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形

3.积分环节(I)的传递函数为 uf C K R s s C R Z Z s G 1 , 100 1.0 1 1 ) ( 1 1 1 1 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图3所示。 4.微分环节(D)的传递函数为 uf C K R s s C R Z Z s G10 , 100 ) ( 1 1 1 1 1 2= = - = - = - =uf C C01 .0 1 2 = << 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图4所示。 5.比例+微分环节(PD)的传递函数为 )1 1.0( )1 ( ) ( 1 1 1 2 1 2+ - = + - = - =s s C R R R Z Z s G uf C C uf C K R R01 .0 10 , 100 1 2 1 2 1 = << = = = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图5所示。 6.比例+积分环节(PI)的传递函数为 图3 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图4 微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图5比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形曲线

自动控制原理MATLAB实验报告

实验一典型环节的MATLAB仿真 一、实验目的 1.熟悉MATLAB桌面和命令窗口,初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,加深对各典型环节响应曲线的理解。 3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1.比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G200 , 100 2 ) ( 2 1 1 2 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1所示。 2.惯性环节的传递函数为 uf C K R K R s C R R R Z Z s G1 , 200 , 100 1 2.0 2 1 ) ( 1 2 1 1 2 1 2 1 2= = = + - = + - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图2所示。 图1 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形 图2惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形

3.积分环节(I)的传递函数为 uf C K R s s C R Z Z s G1 , 100 1.0 1 1 ) ( 1 1 1 1 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图3所示。 4.微分环节(D)的传递函数为 uf C K R s s C R Z Z s G10 , 100 ) ( 1 1 1 1 1 2= = - = - = - =uf C C01 .0 1 2 = << 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图4所示。 5.比例+微分环节(PD)的传递函数为 )1 1.0( )1 ( ) ( 1 1 1 2 1 2+ - = + - = - =s s C R R R Z Z s G uf C C uf C K R R01 .0 10 , 100 1 2 1 2 1 = << = = = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图5所示。 图3 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图4 微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形

自动控制原理实验用Matlab软件编制劳斯判据程序并解题(【学习辅导】例4.3.5)

上海电力学院 实验报告 自动控制原理实验课程 题目:用Matlab软件编制劳斯判据程序并解题(《学习辅导》例4.3.5) 班级:

姓名: 学号: 时间:2012年11月4日 自动化工程学院自动化(电站自动化)专业实验报告目录 一、问题描述 (3) 二、理论方法分析 (3) 三、实验设计与实现 (3) 四、实验结果与分析 (5) 五、结论与讨论 (6) 六、实验心得体会 (6) 七、参考文献 (7)

八附录 (7) 一、问题描述 用MATLAB编制劳斯判据列出其劳斯矩阵并判断相对应系统的稳定性 二、理论方法分析 采用M文件实现Matlab编程。 1) M文件的建立与调用 从Matlab操作桌面的“File”菜单中选择“New”菜单项,再选择“M-file”命令,屏幕将出现Matlab文本编辑器的窗口。 在Matlab命令窗口的“File”菜单中选择“Open”命令,则屏幕出现“Open”对话框,在文件名对话框中选中所需打开的M文件名。 2) M文件的调试 在文件编辑器窗口菜单栏和工具栏的下面有三个区域,右侧的大区域是程序窗口,用于编写程序;最左面区域显示的是行号,每行都有数字,包括空行,行号是自动出现的,随着命令行的增加而增加;在行号和程序窗口之间的区域上有一些小横线,这些横线只有在可执行行上才有,而空行、注释行、函数定义行等非执行行的前面都没有。在进行程序调试时,可以直接在

这些程序上点击鼠标以设置或去掉断点。 三、实验设计与实现 (1)程序 %RouthMatrix**劳斯矩阵(带参数的特征多项式)并判断对应系统稳定性** clear; syms k z q %定义变量k z q p=input('请输入特征多项式的参数='); %提示输入参数 n=length(p); %得到p的长度 for i=0:ceil(n/2)-1 %将多项式进行劳斯矩阵排序a(1,i+1)=p(2*i+1); if 2*(i+1)>n a(2,i+1)=0; break end a(2,i+1)=p(2*(i+1)); end for k=3:n %计算从第三行开始劳斯矩阵内容for j=1:ceil((n-k+1)/2) if a(k-1,1)==0 %判断是否有共轭虚根 disp('系统有共轭虚根') breaksign=1;

自动控制原理在MATLAB中的应用

论文题目自动控制原理在Matlab中的应用学院自动化学院 专业班级 学号 姓名 指导教师

目录: 一、MATLAB语言的发展 1. MATLAB 概述 2.Matlab的发展 3. Matlab在自动控制原理中的应用论述 二、Matlab在自动控制原理中的应用 1.传递函数 2.一阶系统的时域分析 1)一阶系统的脉冲响应 2)一阶系统的阶跃响应 3)一阶系统的斜坡响应 3.二阶系统的时域分析 1)求二阶系统的零极点: 2)二阶系统的脉冲响应: 3)二阶系统的阶跃响应: 4)二阶系统的斜坡响应: 5) 系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率 4.系统的稳态误差 1)I型二阶系统 5.根轨迹 6.控制系统的频域分析 1)对数频率特性图(波特图) 2)奈奎斯特图(幅相频率特性图) 三、论文总结 四、参考文献

摘要:MATLAB自问世以来,一起优良而强大的数学计算和系统仿真功能神兽使用者青睐。在数学运算复杂,概念抽象的自动控制原理课程中发挥着无与伦比的作用,它不仅解决了数学运算问题,减轻学生工作量,而且能够进行控制系统的仿真,给出精确地相关图形,讲抽象的概念、公式转化为具体的图形,直观明了,加深了学生对自动控制技术的理解。 关键字: MATLAB 自动控制系统仿真 一、MATLAB语言的发展 1. MATLAB 概述 MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言,是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化。它的优点在于快速开发计算方法,而不在于计算速度。MATLAB已成为一门高校必修的课程,也是最为普遍的计算工具之一。 2.Matlab的发展 MATLAB名字由MAT rix和LAB oratory 两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七十年代,时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler 出于减轻学生编程负担的动机,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK 矩阵软件工具包库程序的的“通俗易用”的接口,此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。 1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立MathWorks公司,并把MATLAB 正式推向市场。从这时起,MATLAB的内核采用C语言编写,而且除原有的数值计算能力外,还新增了数据图视功能。MATLAB是一种数值计算型科技应用软件,其全称是Matrix Laboratory(矩阵实验室)。与其他编程语言相比,MATLAB 具有编程简单、直观、用户界面友善、开放性强等优点,因此很快得到广泛应用,尤其在自动控制领域。 3. Matlab在自动控制原理中的应用论述 随着计算机技术的发展和应用,自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也越来越广泛。不仅如此,自动控制技术的应用范围已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其他众多社会生活领域中,成为现代社会生活不可或缺的一部分,随着时代进步和人们生活水平的提高,在人类探知未来,认识和改造自然,建设高度文明和发达社会的活动中,自动控制技术必将发挥更加重要的作用。作为自动化专业学生,了解和掌握自动控制的有关知识是十分重要的。 自动控制技术的应用不仅是生产过程实现了自动化,极大地提高了效率,而且减轻了人的劳动强度,但有些领域例如导弹制导,卫星发射,人是不能直接参与的,这就需要先对系统进行仿真,保证一定的成功率,才能进行真正的实验。另外,在大学阶段,自动化专业主要研究自动控制技术,而自动控制原理课程是自动化及其他相关专业的基础课程,该课程内容丰富、理论性很强、概念抽象、公式多、计算复杂,造成学生很难学懂,因而产生抵触情绪。为了解决这些矛盾,国家引进了MATLAB这一门关于计算机辅助技术的课程,作为学习自动控制原理的工具。这其中就主要运用了MATLAB这一软件强大的数学运算和系统仿真功能,能够很好地解决上述问题,深受师生欢迎。MATLAB在控制系统仿真方面的应用非常有意义。

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