matlab作业

matlab语言在自动控制系统中的应用。

我们在学习自动系统的过程中，常常对一些反馈控制系统的基本概念、基本原理、基本分析方法和综合设计方法等不甚理解，感觉很模糊，从而不能更好地为认识和学习到其中的知识，而matlab语音的出现则改变了这一现状。

matlab 是目前控制系统计算机辅助设计中实用有效的工具之一，引入对象的模型后就能自动显示根轨迹图和伯德图，用鼠标可以直接对屏幕上的对象进行操作。除此之外，matlab除了传统的交互式编程之外，还提供了许多矩阵运算、图形绘制、数据处理等功能。此外，提供了大量的工具箱，如系统辨识工具箱、神经网络工具箱等，以及**环境等等。

通过学会使用matlab语言，可以在一定程度上**出实验的结果，从而可以掌握和应用如何使用计算机辅助分析、设计控制系统，对以后的工作非常有帮助。

而在实际过程中，对于小功率的随动系统，由于电机的电枢电阻比较大，允许过载的倍数比较高，又不必过多限制过渡过程中的电流，于是为了提高系统的快速性，可以不设置转速环和电流环，而采用只有位置环的单环结构。

所以小功率的角度跟踪电力拖动控制系统采用只有位置环的单环结构，其结构图如下图所示。要求设计补偿器，使得调整时间ts< 0.1s ，超调量mp< 50%。

在matlab 命令窗口用函数tf 建立直流电机的模型sys_g , 输人sisotool 打开siso设计工具窗口，单击“file”菜单中的“import”命令打开“import system data”对话框，可以导入系统数学模型，如下图所示：

将siso 模型sys_g 导人sis0 设计工具后，立刻得到校正前系统的根轨迹图和伯德图。

图中左上方的c（s）为补偿器的传递函数，默认值为1。右上方的结构图为加补偿器后的系统结构图，补偿器c 放置在与受控对象g 相串联的前向通道上，f 为预滤波器，h 为传感器。点击方框图左下方的+/-按钮，可改变系统的反馈极性；点击方框图右下方的fs 按钮，可改变系统的反馈结构。

左侧为系统的根轨迹图，右侧为系统的开环频率特性曲线，这样就可以方便地从两个角度对系统进行校正，工程上通常用频率特性对系统进行设计和校正，而采用根轨迹对系统进行定性分析。最下边的状态栏可给出操作提示信息。单击“analysis”菜单下的“response to step command”命令，得到校正前系统的单位阶跃响应。

为了使根轨迹左移，给补偿器c 增加两个实零点-5，-25。考虑到校正装置的可实现性，同时增加两个实极点-2.5，-400。

利用“design constraints”下的“new”菜单设定调整时间“settling time”小于0.1 秒，超调量“percent overshoot”小于50% 。调整闭环极点的位置，同时观察系统的单位阶跃响应对数幅频相频曲线，直到满足要求为止。

上图为校正后系统的根轨迹图和伯德图，图6 为校正后系统的单位阶跃响应曲线。校正后，调整时间ts= 0.8 秒，超调量mp= 32% ，完全满足要求，补偿器设计完毕。

校正后的数学模型可以很方便地导出。单击“file”菜单中的“export”命令，打开系统数学模型导出对话框，可以从中选择想要导出模型的种类，该模型既可以被导出到状态空间中，也可以保存到磁盘上。

校正后系统的单位阶跃响应曲线。

总结：所以说，我们对新知识的理解，仅仅通过课堂学习和理解是远远不够的，必须通过实践进一步加强感性认识。通过matlab语言的学习，将理论与实际应用相结合。

根据控制系统的性能要求，完成系统设计、系统构建和系统调试，才能使我们更好地了解matlab在自动控制系统中的应用。

自动化08-5班。

李霄。学号：310808020514

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