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文檔簡介

1、自動控制原理實踐報告實驗三系統頻率特性曲線的繪制及系統分析熟悉利用計算機繪制系統 伯德圖、乃奎斯特曲線的方法,并利用所繪制圖 形分析系統性能。一、實驗目的1 熟練掌握使用MATLAB件繪制Bode圖及Nyquist曲線的方法;2 進一步加深對Bode圖及Nyquist曲線的了解;3利用所繪制Bode圖及Nyquist曲線分析系統性能。二、主要實驗設備及儀器實驗設備:每人一臺計算機奔騰系列以上計算機,配置硬盤2G內存64M。實驗軟件:WINDOWS作系統(WINDOWS5 或 WINDOWS)。),并安裝 MATLAB 語言編程環境。三、實驗內容已知系統開環傳遞函數分別為如下形式,(1)G(s)

2、50(s 5)(s 2)(2)G(s) 口250s(s 5)( s 15)(3)G(s)s 102s(2s s 1)(4)G(s)二8s(2s 1)(0.2s 1)(5)G(s)2s 2s 1s3 - 0.2s2 s 1(6)4(0.5s+1)s(2s 1)(0.125s)20.05s 1)1 繪制其Nyquist曲線和Bode圖,記錄或拷貝所繪制系統的各種圖形;1、程序代碼:num=50;den=con v(1 5,1 2);bode( nu m,de n)Bode DiagramIDDacodnrrngaM-1012lyeatesaB10-210101010310Frequency (ra

3、d/sec)num=50;den=con v(1 5,1 2);nyq uist (nu m,de n)321Nyquist Diagram0-1-2-30 12Real Axis345.PXA vymraa 卩-4-12、程序代碼:num=250;den=conv(con v(1 0,1 5),1 15); bode( nu m,de n)0Bode Diagram-50-100-150-90-135-180-225-270-1010110Freque ncy (rad/sec)2101050eau.knQa M)a§ esaB310num=250;den=conv(con v(1

4、 0,1 5),1 15);nyq uist (nu m,de n)PXA vranrga 卩on*-System: sysReal: -0.132Imag: -0.0124Frequency (rad/sec): -10.3Nyquist Diagram-0.9- 0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1Real Axis3、程序代碼:num=1 10;den=co nv(1 0,2 1 1);bode( nu m,de n)100Bode Diagram)oo o o o o5 5 0 5 9- 1 .1 - kodveanrrnaa M801702-odiodiFr

5、eque ncy (rad/sec)num=1 10;den=co nv(1 0,2 1 1);nyq uist (nu m,de n)Nyquist Diagram50100150ooo oo 5002PXA VFanpQa p-5-15-1020-50-220-4、程序代碼:num=8;den=co nv(con v(1 0,2 1),0.2 1);bode( nu m,de n)Bode Diagram'I3U RQ nMb DU3 MmeaesathFreque ncy (rad/sec)num=8;den=con v(co nv(1 0,2 1),0.2 1);nyq uis

6、t (nu m,de n)Nyquist Diagram250-2-48di 頂505-500500050- -2 11 112 2- - - -Krx A VT anr9a5、程序代碼:num=1 2 1; den=1 0.2 1 1; bode( nu m,de n)100-10-20-30-40-90-180-270-360XDDUVeanMkHaa MlyeavesaB-21Bode Diagram-1010101010210Freque ncy (rad/sec)num=1 2 1;den=1 0.2 1 1;nyq uist (nu m,de n)SIXA uanT9a HLL&l

7、t;s''-/- /ritt1-ir11.5Nyquist Diagram-1.5-1- 0.500.53 2-2Real Axis-26、num=2 4;den=conv(conv(1 0,2 1),0.015625 0.05 1);bode( nu m,de n)100=一一 _一"""-rrr r F ir r r Fr r r r r r rlrt r r r r r Frrr ir f r t rBode Diagram50o o o o5 5 0 9- 1 - )Bac §u Fn Qa Mlysucesa.B3580270-

8、w2-o1OFrequency (rad/sec)num=2 4;den=conv(conv(1 0,2 1),0.015625 0.05 1);nyq uist (nu m,de n)Nyquist DiagramRKXA vranraa n0050-500-6-5-4-3-2-10Real Axis2利用所繪制出的Nyquist曲線及Bode圖對系統的性能進行分析:(1)利用以上任意一種方法繪制的圖形判斷系統的穩定性;由Nyquist曲線判斷系統的穩定性,Z=P-2NL1、P=0, N=0,則系統穩定。2、P=0, N=0,則系統穩定。3、P=0, N=0,則系統穩定。4、P=0, N=0

9、,則系統穩定。5、P=0, N=0,則系統穩定。6、P=0, N=0,則系統穩定。(2)如果系統穩定,則進一步分析系統的相對穩定性: 在Bode圖上求出系統的增益裕度Kg (用分貝數表示)和相角裕度,及其所對應的相位穿越頻率和增益穿越頻率。1、20Bode Diagram System: sysf f fFrequency (rad/sec): 6.11Magnitude (dB): -0.17IDDflr40-System: sysFrequency (rad/sec): 0.0104Phase (deg): -1.1460-80o-45-90-13510-2-110System: sysF

10、requency (rad/sec): 403Magnitude (dB): -70.2System: sysFrequency (rad/sec): 6.03Phase (deg): -122System: sysFrequency (rad/sec): 401Phase (deg): -1790 110 10Frequency (rad/sec)210310增益裕度Kg : 70.2相角裕度:581010System: sysFrequency (rad/sec): 8.83Phase (deg): -181.)DDQCeau.knaa MLuedTesanp101010Frequency

11、 (rad/sec)增益裕度Kg : 17相角裕度:48IDDOCeau-knaa MBode Diagram:匸 System: sysFrequency (rad/sec): 0.489Magnitude (dB): 29.1System: sysFrequency (rad/sec): 1.78Magnitude (dB): 0.11-90XLUedTesanp-135-180System: sysSystem: sysFrequency (rad/sec): 0.728Phase (deg): -1801 _ _JFrequency (rad/sec): 0.0119Phase (de

12、g): -90.7-225-270-210-110System: sysFrequeqcy1(rad/sec): 2.52 代 Phase (deg): -244Frequency (rad/sec)010310增益裕度Kg : -29.1相角裕度:-64相位穿越頻率:0.728增益穿越頻率:1.78.)DDQCeau.knaa M100500-50-100System: sysFrequency (rad/sec): 1.52Magnitude (dB): 3.95System: sysFrequency (rad/sec): 1.9Magnitude (dB): 0.00136r r f

13、1rt f r r B r rfrt r il r t r c IFrLuedTesanpF- -B1111System: sysFrequency (rad/sec): 1.9 Phase (deg): -186 System: sysFrequency (rad/sec): 1.57Phase (deg): -180rrf r rr r r firr r a- fr r r rrrrr r r t IF!?rr r r it r-90-135-180-225-270-2-10110101010210Frequency (rad/sec)增益裕度Kg : -3.95相角裕度:-6相位穿越頻率

14、:1.57增益穿越頻率:1.9System: sysFrequency (rad/sec): 1.11Magnitude (dB):BOde DIDDOCeau-knaa MLuedTesanpSystem: sysFrequency (rad/sec): 1.83Magnitude (dB): 0.0774agram-101O-W-2O30-o O4 9- -80TO-2System: sysFrequency (rad/sec): 1.45Phase (deg): -180System: sysFrequency (rad/sec): 2.37Phase (deg): -13510-210

15、10Frequency (rad/sec)10210增益裕度Kg : 8.97相角裕度:4550System: sysFrequency (rad/sec): 1.61Magnitude (dB): -0.0886-50System: sysPhase (deg): -128-135Frequency (rad/sec): 0.0106Phase (deg): -90.9-180-225一System: sysFrequency (rad/sec): 7.69Phase (deg): -180-270itFE r r r r r 1*rE*r r ir i! r r.rrr F ir -100 L_ -90 .tr t System、sys匸Frequency (rad/sec): 1.67LuedTesanpSystem: sysFrequency (rad/sec): 6.46Magnitude (dB): -9.3710-2-110010Frequency (rad/sec)110

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