自动控制原理

温慧慧

目录

  • 1 概述
    • 1.1 课程介绍
    • 1.2 自动控制与自动控制系统
    • 1.3 控制系统的分类
    • 1.4 控制系统的性能
    • 1.5 控制系统的发展历史
    • 1.6 单元测验
  • 2 自动控制系统的数学模型
    • 2.1 微分方程
    • 2.2 数学模型的线性化
    • 2.3 传递函数
    • 2.4 动态结构图(1)
    • 2.5 动态结构图(2)
    • 2.6 反馈控制系统的传递函数
    • 2.7 单元测验
    • 2.8 数学模型仿真
  • 3 时域分析法
    • 3.1 系统的性能指标
    • 3.2 一阶系统的性能分析
    • 3.3 二阶系统的性能分析
    • 3.4 高阶系统的性能
    • 3.5 控制系统的稳定性分析
    • 3.6 控制系统的稳态误差分析
    • 3.7 单元测验
    • 3.8 MATLAB-时域分析法仿真
  • 4 根轨迹分析法
    • 4.1 根轨迹的基本概念
    • 4.2 根轨迹的基本特征及作图方法(1)
    • 4.3 根轨迹的基本特征及作图方法(2)
    • 4.4 (选学)正反馈根轨迹和参数根轨迹
    • 4.5 用根轨迹法分析系统的性能
    • 4.6 单元测验
    • 4.7 MATLAB-根轨迹法仿真
  • 5 频率特性法
    • 5.1 频率特性的基本概念
    • 5.2 典型环节与系统的频率特性
    • 5.3 用实验法确定系统的传递函数
    • 5.4 用频率特性法分析系统的稳定性
    • 5.5 频率特性与系统性能的关系
    • 5.6 单元测验
    • 5.7 MATLAB-频率特性法-仿真
  • 6 控制系统的校正与设计
    • 6.1 系统校正的一般方法
    • 6.2 控制系统的工程设计方法
    • 6.3 控制系统设计举例
    • 6.4 单元测验
    • 6.5 MATLAB-工程实例仿真
  • 7 实验部分
    • 7.1 控制系统典型环节的模拟
    • 7.2 线性系统的时域分析
    • 7.3 控制系统的根轨迹
    • 7.4 控制系统的频率特性
    • 7.5 控制系统的校正
  • 8 离散系统(选学)
    • 8.1 离散系统的基本概念
    • 8.2 离散系统的数学模型
    • 8.3 离散系统的稳定性
    • 8.4 离散系统的静态与动态性能
控制系统典型环节的模拟

实验内容:

1命令的使用

1、 特征多项式的建立与特征根的求取

      在命令窗口依次运行下面命令,并记录各命令运行后结果

num1=[10];

den1=conv([2 1 0],[3 1]);

num2=[1 6];

 den2=conv([1 1] ,[1 5]);

[ num,den]= feedback(num1,den1,num2,den2,-1)

r=roots(den)                    

2、 传递函数零、极点的求取

在命令窗口依次运行下面命令,并记录各命令运行后结果

num=[6,0,1];den=[1,3,3,1];      构建传递函数的特征多项式

z=roots(num) ;                                 零点

p=roots(den) ;                                 极点

printsys(num,den)                               输出以多项式表示的传递函数

pzmap(num,den),title(‘极点-零点图’)              输出传递函数的极点和零点图。

(二)典型环节的验证

已知输入信号是单位阶跃信号,求以下典型环节的输出响应,分析其输入输出信号的变化关系。

1)、比例环节      G1(s)=1G2(s)=2

2)、积分环节      G1(s)=1/sG2(s)=1/0.5s

3)、含有惯性的微分环节 G1(s)=(s+2)/(0.01s+1)G2(s)=(s+4)/(0.1s+1)

4)、惯性环节      G1(s)=1/(s+1)G2(s)=1/(0.5s+1)

5)、比例积分环节(PIGs=1+1/sGs=21+1/2s

6)、振荡环节   


写出以上典型环节的传递函数,并计算其单位阶跃响应,观察其输入输出信号的变化。


实验报告请在作业中提交,提交前请仔细查看实验报告的要求。