河北大学自动控制原理试验四报告含结果分析VIP专享VIP免费

实验4频率响应分析一实验要求掌握应用MATLAB绘制系统Bode图和Nyquist图的方法，并通过系统的Bode图和Nyquist图分析系统的动态性能、稳定性和相对稳定性。二实验步骤1系统Nyquist曲线的绘制（1）掌握系统极坐标（Nyquist）图绘制的函数nyquist()及其参数的使用方法。（可通过help方法）（2）在Matlab中输入课本162页例5－14的程序，观察并记录结果。利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性。（3）在Matlab中输入课本162-163页例5－15的程序，观察并记录结果(包括系统函数和Nyquist图)，利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性。（4）在Matlab中输入下面例子的程序，观察并记录结果，利用轴函数axis（）绘出在一定区域内的曲线，或用放大镜工具放大，进行稳定性分析。例：已知系统的开环传递函数为101781000)(230ssssG绘制系统的Nyquist图，并利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性。Matlab命令窗口输入：>>num=[1000];>>den=[181710];>>nyquist(num,den);grid2系统Bode图的绘制（1）掌握系统对数频率特性曲线（Bode）图绘制的函数bode()及其参数的使用方法。（可通过help方法）（2）在Matlab中输入课本164页例5－16的程序，观察并记录结果。计算系统稳定裕量（相角稳定裕量和增益稳定裕量）分析系统的稳定性。（3）在Matlab中输入课本164-165页例5－17的程序，观察并记录结果。并分析阻尼系数对系统幅频特性和相频特性的影响。三思考题1已知系统的开环传递函数为12.124.22420)(230ssssG（1）绘制系统的开环零极图、Nyquist图，并利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性。（2）绘制系统的Bode图，利用margin函数求相角稳定裕量和增益稳定裕量，然后根据相较稳定裕量或增益稳定裕量分析系统的稳定性。程序：num=20;den=[422.412.21];[z,p,k]=tf2zpk(num,den)figure(1)zplane(num,den)figure(2)nyquist(num,den)figure(3)bode(num,den)margin(num,den)参考157页结果：z=000p=-5.0000-0.5000-0.1000k=5-5-4-3-2-101-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.53RealPartImaginaryPart-505101520-15-10-5051015NyquistDiagramRealAxisImaginaryAxis-150-100-50050Magnitude(dB)10-310-210-1100101102-270-180-900Phase(deg)BodeDiagramGm=10.5dB(at1.75rad/sec),Pm=24deg(at0.928rad/sec)Frequency(rad/sec)2将思考题（1）中的开环比例系数增大为100，重新绘制系统的Nyquist图，并利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性。程序：num=100;den=[422.412.21];[z,p,k]=tf2zpk(num,den)figure(1)nyquist(num,den)结果：z=000p=-5.0000-0.5000-0.1000k=25P=0,r=-2z=2,buwending-3-2-1012-2-10123NyquistDiagramRealAxisImaginaryAxis-20020406080100-60-40-200204060NyquistDiagramRealAxisImaginaryAxis3已知系统的开环传递函数为)11.0)(1(2)(0ssssG（1）绘制系统的Nyquist图，并利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性。（2）绘制系统的Bode图，利用margin函数求相角稳定裕量和增益稳定裕量，分析系统的稳定性。程序：z=[];p=[0-1-10];k=20;sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)figure(2)bode(sys)margin(sys)-15-10-50510-10-50510NyquistDiagramRealAxisImaginaryAxis-150-100-50050100Magnitude(dB)10-210-1100101102103-270-225-180-135-90Phase(deg)BodeDiagramGm=14.8dB(at3.16rad/sec),Pm=31.7deg(at1.24rad/sec)Frequency(rad/sec)4将思考题（3）中的开环比例系数增大为20，重新绘制系统的Nyquist图，用放大镜工具放大，并利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性，分析开环比例系数对系统稳定性的影响。z=[];p=[0-1-10];k=200;sys=zpk(z,p,k)nyquist(sys)-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2-25-20-15-10-505101520NyquistDiagramRealAxisImaginaryAxis-25-20-15-10-50-400-300-200-1000100200300400NyquistDiagramRealAxisImaginaryAxis-1.2-1.15-1.1-1.05-1-0.95-0.9-0.85-0.8-6-4-20246NyquistDiagramRealAxisImaginaryAxis5已知系统的开环传递函数为)12)(1(14)(20sssssG（1）绘制系统的Nyquist图，并利用Nyquist稳定判据判断该系统的稳定性。（2）绘制系统的Bode图，利用margin函数求相角稳定裕量和增...