河北大学自动控制原理实验四报告含结果分析

-PAGE.z.实验4频率响应一实验掌握应用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a*is〔〕绘出在一定区域内的曲线，或用放大镜工具放大，进展稳定性分析。例：系统的开环传递函数为绘制系统的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系统的开环传递函数为〔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,buwending3系统的开环传递函数为〔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)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)5系统的开环传递函数为〔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。z=-0.25;p=[00-1-0.5];k=2;sys=zpk(z,p,k)nyquist(sys)figure(2)bode(sys)margin(sys)6系统的开环传递函数为〔1〕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。〔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。z=-1;p=[000-2];k=2;sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)figure(2)bode(sys)margin(sys)152页有积分环节补充7系统的开环传递函数为绘制系统的Bode图，利用margin函数求相角稳定裕量和增益稳定裕量，并分析系统的稳定性。8设控制系统的开环传递函数分别为:(1)(2)(3)(4)分别画出它们的Nyquist图，并判断闭环系统的稳定性。如果闭环不稳定，求出位于右半平面的闭环极点的个数。1z=[];p=[0-1-0.5];k=0.5sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)2.sys=tf(1,[10100])figure(1)nyquist(sys)3.z=[];p=[0-1-1];k=0.5sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)4.z=[-5,-40];p=[00-200-1000];k=1000;sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)9*系统的开环传递函数为:，试画出这四种情况的Nyquist图，并判断系统的稳定性。设K=1T1=1T2分别为00.511.5四种情况0时z=[];p=[00-1];k=1;sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)0.5时z=[-2];p=[00-1];k=0.5;sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)1时z=[-1];p=[00-1];k=1;sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)1.5时z=[-2/3];p=[00-1];k=1.5;sys=zpk(z,p,k)figure(1)nyquist(sys)四#实验#要求写出思考题中的程序、绘制极坐标〔Nyquist〕图或Bode图，并按要求分析系统。