控制系统的频域分析实验报告

1 课程名称： 控制理论乙 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 控制系统的频域分析 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 用计算机辅助分析的方法，掌握频率分析法的三种方法，即 Bode 图、Ny qu ist 曲线、Nichols 图。 二、实验内容和原理 （一）实验原理 1．Bode(波特)图 设已知系统的传递函数模型： 11211121)(nnnmmmasasabsbsbsH 则系统的频率响应可直接求出： 11211121)()()()()(nnnmmmajajabjbjbjH MATLAB 中，可利用 bode 和 dbode 绘制连续和离散系统的Bode 图。 2．Ny qu ist(奈奎斯特)曲线 Ny qu ist 曲线是根据开环频率特性在复平面上绘制幅相轨迹，根据开环的Ny qu ist 线，可判断闭环系统的稳定性。 反馈控制系统稳定的充要条件是，Ny qu ist 曲线按逆时针包围临界点(-1，j0)p 圈，为开环传递函数位于右半 s 一平面的极点数。在 MATLAB 中，可利用函数 ny qu ist 和 dny qu ist 绘出连续和离散系统的乃氏曲线。 3．Nicho1s(尼柯尔斯)图 根据闭环频率特性的幅值和相位可作出 Nichols 图，从而可直接得到闭环系统的频率特性。在MATLAB 中，可利用函数 nichols 和 dnichols 绘出连续和离散系统的Nichols 图。 （二）实验内容 1．一系统开环传递函数为 )2)(5)(1(50)(ssssH 绘制系统的bode 图，判断闭环系统的稳定性，并画出闭环系统的单位冲击响应。 2．一多环系统 )10625.0)(125.0)(185.0(7.16)(sssssG 其结构如图所示 试绘制Ny qu ist 频率曲线和 Nichols 图，并判断稳定性。 R(s) C(s) 10 G(S) 2 （三）实验要求 1．编制MATLAB 程序，画出实验所要求的Bode 图 、 Ny qu ist 图 、Nichols 图。 2．在 Simu link 仿真环境中，组成系统的仿真框图，观察单位阶跃响应曲线并记录之。 三、主要仪器设备 计算机一台以及 matlab 软件，simu link 仿真环境 四、操作方法与实验步骤 1、程序解决方案： 在 MATLAB 中建立文件 piny u .m，其程序如下： % 频域响应函数 a0=[0 0 0 50]; b1=[1 1]; b2=[1 5]; b3=[1 -2]; b0=conv(b1,conv(b2,b3)); H1=tf(a0,b0); fprintf(‘第一题开环传递函数’); H1 figure; bode(H1);title(‘第一题开环伯德图’); xlabe...