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控制系统的频域分析实验报告

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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...

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