MATLAB实验报告 (2)

K0=5时系统的阶跃响应曲线

由运行结果可知,K0=2时系统临界稳定;随着K0的增加,系统将趋于不稳定。

K0=1,T=0.1和T=0.01下的阶跃响应曲线

K0=2,T=0.1和T=0.01下的阶跃响应曲线

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由图可知,时间常数T减小时,系统动态性能得到改善。 (2)系统开环传递函数为G(s)?K,要求:绘制并记录根轨迹;确定根

s(0.2s?1)(0.5s?1)轨迹的分离点与相应的根轨迹增益;确定临界稳定时的根轨迹增益。 运行以下程序: s=tf('s')

G0=10/s/(s+5)/(s+2)

rlocus(G0) %绘制根轨迹 [k,p]=rlocfind(num,den) grid on;

在弹出的图形中选择与实轴的交点,则Matlab主界面中出现:

系统根轨迹图

k =

0.9015 p =

-100.8782 -48.1947 -0.9271

系统的特征方程为:D(s)=s(s+5)(s+2)+10K=0

令s=jw 代入上式,将实部和虚部分别写成方程,有 10w-w^3=0 10K-7w^2=0 解得,K=7

(3)设系统如图所示。其中Gc(s)为改善系统性能而加入的校正装置。若Gc(s)可从

s2s,s,三种传递函数中任选一种,分别做出相应的根轨迹图,分析说明应选哪一种校

s?202正装置。

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R - G1(s) - G2(s) C Gc(s)

注:图中G1(s)=100/(s+2), G2(s)=10/(s(s+10))

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当Gc(s)分别为s、s、s/(s+20)时系统的根轨迹

在这里选用Gc(s)=s来讨论该选取的校正方法。

求出Gc(s)=s时系统的传递函数,在Matlab中得到:

Transfer function: 1000 --------------------------

s^3 + 22 s^2 + 40 s + 1000

增加一个开环零点z=5,求出此时的根轨迹图

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校正前与校正后根轨迹对比

可以看到,增加开环零点后,系统根轨迹向左移动弯曲。根轨迹想左移动弯曲,系统会更加稳定,在系统设计中引入串联超前校正环节即是如此。

(4)已知系统开环传函G(s)?K0,画出当K0取10,500,1000时的Bode图和2s?10s?50Nyquist图,并简单分析K值变化对系统的影响。

K0分别取10、500、1000时的bode图和Nyquist图

分析:改变K值,系统会随着K值的增大而使幅频特性向上平移,形状未作改变;而系统相频特性未受影响,这与定义一致。 (5)已知单位反馈系统G(s)?K,设K分别为4和10,试确定系统是否稳定,如稳

(s?1)320

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