自动控制理论》实验课教案。
实验名称：控制系统的matlab频域分析指导教师：孙红鸽、吴翔。
一、实验目的。
1、学习用matlab绘制nyquist图，并根据图形判断系统稳定性；
2、学习用matlab绘制bode图，并根据图形判断系统稳定性，获取系统的相角裕度和幅值裕度。
二、实验仪器。
**实验设备与软件：
1)计算机。
2)matlab软件。
三、实验原理及方法。
实验指导书内容同。
四、教学内容。
1、原理讲述（任课教师讲述）
2、实验内容及要求。
1）给定控制对象，利用matlab绘制系统nyquist图和bode图。
2）根据图形判断系统稳定性，并与相关理论联系起来。
3）根据bode图形判断系统的稳定性，并分析，获取系统的相角裕度和幅值裕度。
等待回答老师的随机提问。
五、实验教学组织。
1、 先讲原理。
2、 实验内容介绍。
3、 提醒常出问题的地方：
程序编写应在m文档完成，程序运行方式（两种：拷贝选取点击右键；拷贝到程序窗口运行。），feedback命令的使用，程序中“；”的使用等。
figer（）命令的使用以及多个图形在同一窗口显示的实现。
参数的获取，分析。
根据nyquist判据需对获得的图形进行相应的处理。
将该实验模型可以用前一个实验内容进行二次判定。
4、 实验报告要求：
a、 统一使用chbcc-1软件中提供的实验报告模板，所有需要保存的图形均采用截屏键（视图最大化）。
b、 实验报告每人交一份纸质稿同时提交电子稿。
c、 实验报告每组除实验数据相同外，实验结论及实验总结应有自己的见解。若同组内实验报告完全相同只给一半分数。
d、 若非同组出现相同数据或实验报告完全一致，则所有相同者此次实验报告均为零分（特别强调）
e、 若非同班内出现完全相同数据，则本门课程实验为零分。（特别强调）
六、实验教学的重点及难点。
1、重点：原理的应用和能力的锻炼。
2、难点：bode图判断系统稳定性，稳定裕度；nyquist判据的运用。
七、实验中容易出现的问题。
1、参数标记不到位。
2、通常将开环函数当做负反馈闭环函数使用。
3、图形正确，分析不到位。
八、实验参考数据（例子）
本次实验数据，可以根据学生编制的程序运行出现。
例1：系统开环传递函数，绘制其nyquist图。
解：num=10;den=[1 2 10];
axis([-1,1.5,-2,2]);
nyquist(num,den)
ans =-1.0000 + 3.0000i
-1.0000 - 3.0000i
例2：已知，绘制其nyquist图，判断系统的稳定性。
解：num=0.5;den=[1 2 1 0.5];
figure(2);
nyquist(num,den)
roots(den)ans =
-0.2174 + 0.5217i
-0.2174 - 0.5217i
分析：由于系统的奈氏曲线没有包围且远离（-1，j0）点，且开环传递函数的不稳定根的个数为0，因此系统闭环稳定。
例3：系统开环传递函数，绘制系统的根轨迹图，然后由根轨迹图分别绘制k<、k=、k>其bode图和闭环阶跃响应曲线，分析系统的稳定性。
解：令k=1
num=1;d1=[1 0];d2=[0.5 1];d3=[0.1 1];
den=conv(d1,conv(d2,d3));
rlocus(num,den),grid
num=12;d1=[1 0];d2=[0.5 1];d3=[0.1 1];
den=conv(d1,conv(d2,d3));
figure(2)
bode(num,den)
num=34.5;d1=[1 0];d2=[0.5 1];d3=[0.1 1];
den=conv(d1,conv(d2,d3));
figure(2)
bode(num,den)
num=2.27;d1=[1 0];d2=[0.5 1];d3=[0.1 1];
den=conv(d1,conv(d2,d3));
figure(2)
bode(num,den)
num=12;d1=[1 0];d2=[0.5 1];d3=[0.1 1];
den=conv(d1,conv(d2,d3));
num1,den1]=cloop(num,den);
step(num1,den1)
分析：k等于临界增益值，系统处在临界阻尼状态，出现等幅振荡。
num=34.5;d1=[1 0];d2=[0.5 1];d3=[0.1 1];
den=conv(d1,conv(d2,d3));
num1,den1]=cloop(num,den);
step(num1,den1)
分析：k大于临界增益值，系统不稳定。
num=2.27;d1=[1 0];d2=[0.5 1];d3=[0.1 1];
den=conv(d1,conv(d2,d3));
num1,den1]=cloop(num,den);
step(num1,den1)γ
分析：k小于临界增益值，系统产生衰减振荡。
九、实验结果检查方法。
1、 程序没时间检查，只看实验图形，结果错误要求学生自查程序，更改后查验；
2、 实验图形完全正确，根据实验内容随机提出问题，回答正确者加分。
十、课堂实验预习检查题目。
1、实验目的。
2、实验原理及原理图。
3、计算公式。
4、实验步骤。
5、数据记录**。
6、注意事项。
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