一、实践目的
1、利用计算机作典型环节和开环系统的波特图、极坐标图和尼尔科斯图。
2、观察记录控制系统的开环频率特性。
3、控制系统的开环频率特性分析。
二、实践内容1、绘制开环系统
![b20dff6bbb024de58bcb7f916f83b2fc?from=pc.jpg b20dff6bbb024de58bcb7f916f83b2fc?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914m72s37f7fww2p7ff.jpg)
的BODE图,计算出该系统的稳定裕度, 并判断闭环系统的稳定性。【N=135】
2、作开环系统
![cec9741ea7c74e5db8d897c2e6d17ba7?from=pc.jpg cec9741ea7c74e5db8d897c2e6d17ba7?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914q5ugu441qqzpu1zr.jpg)
的波特图、奈奎斯特图和尼尔科斯图,记录并观察曲线,依此分析闭环系统的性能。【K=13.5】
3、系统开环传递函数为:
![6f261596658247f38b7a3395eda013d8?from=pc.jpg 6f261596658247f38b7a3395eda013d8?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914j48wdppfkgnriwsn.jpg)
做出nyquist图,按nyquist稳定判据判断闭环系统的稳定性,并绘制闭环系统的阶跃响应曲线来验证其稳定性。(N同题1)
三,实践要求1、根据内容要求,写出的MATLAB程序,及对应的结果、曲线等。
2、实验中需要判定系统稳定性及性能分析的,需要给出理由。
四、结果
1.
a) 程序代码
s=tf('s')G=(s+135/100)/(4*s^3+3*s^2+2*s) %系统开环传递函数 bode(G) %系统Bode图 margin(G) %带有裕度的Bode图 [Gm,Pm]=margin(G) %幅值裕度,相角裕度
复制代码幅值裕度(Gm),相角裕度(Pm)分别是
![788c48e97c584b8d9e472143eca5b6e7?from=pc.jpg 788c48e97c584b8d9e472143eca5b6e7?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914lzesz2dz6u13z636.jpg)
b) 程序运行结果
![268dc52d15be43fd8a80b0f89208ccd1?from=pc.jpg 268dc52d15be43fd8a80b0f89208ccd1?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914grcv12n1kkr56s5k.jpg)
分析:从上图可以看出,开环传递函数,幅值裕度Gm>0,相角裕度Pm>0,所以系统是稳定的。
2.
a)
程序代码
num=135/10;den=[0.1 1.001 0.01 0] G=tf(num,den) figure(1); margin(G) %绘制系统的Bode图 figure(2); nyquist(G) %绘制系统的奈奎斯特图 w=logspace(-1,2,100); %给定频率范围 figure(3); nichols(num,den,w); %绘制系统的尼尔科斯图 ngrid;
复制代码b) 波特图
![8776cc182294445891ea0bbfe4366409?from=pc.jpg 8776cc182294445891ea0bbfe4366409?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914i6xv6up6unvbuiu1.jpg)
奈奎斯特图
![5e9ae430f3d249feacb2c51bcce98e54?from=pc.jpg 5e9ae430f3d249feacb2c51bcce98e54?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914r79oirtyay57v7ay.jpg)
c) 尼尔科斯图
![6927b75543ff4d67880696e154e1862e?from=pc.jpg 6927b75543ff4d67880696e154e1862e?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914h6d0bdvbt0dxff7v.jpg)
分析::从上图可以看出,开环传递函数,幅值裕度Gm<0,相角裕度Pm<0,所以系统是稳定的。
3.
a)
程序代码
num=[12 4*1.35];den=[2 1 0]; G=tf(num,den) figure(1); nyquist(G) %绘制系统的nyquist图 figure(2); step(feedback(G,1))%绘制系统的阶跃响应曲线 figure(3);
复制代码b) nyquist图
![f16469456b124e1bad772aab1ff0cd54?from=pc.jpg f16469456b124e1bad772aab1ff0cd54?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914i1buzuddbbbtvlle.jpg)
c) 系统的阶跃响应曲线
![6cbac6585eeb47a5a2ed8b50ee1210cc?from=pc.jpg 6cbac6585eeb47a5a2ed8b50ee1210cc?from=pc.jpg](https://static.assets-stash.eet-china.com/forum/202104/12/114914qt5z5xoi3o1rmcj8.jpg)
d) 分析:从上图中可以看出,开环系统nyquist图,不包围(-1,j0)点,且开环系统,可以判断,系统是稳定的。