第三章 实验项目
实验一 面向系统结构图的仿真程序调试
一、实验目的
1． 熟悉以结构图形式描述的连续系统的数字仿真方法和步骤。 2． 了解仿真程序的使用方法以及使用的限制条件。
3． 学会分析系统环节参数变化对系统动态特性的影响。 二、实验属性 （验证性） 三、实验要求
实验前，要求预习结构图仿真程序的原理和程序的各变量的含义，使用方法及条件；准备好运行程序所需的计算用参数，熟悉各参数输入方法。实验中要认真进行仿真程序调试，进行仿真实验，了解系统参数变化对动态特性的影响并记录实验数据或曲线。实验后写出实验报告，并对仿真实验结果进行分析、讨论。 四、实验内容与步骤
一、调入面向系统结构图的仿真程序FZ1（程序见附录C），了解仿真程序的使用方法及程序调试。
二、使用仿真程序FZ1，对图1-1所示控制系统进行仿真研究。当系统参数分别为： （1）p1?0.02，p3?10，p4?100，z1?0.1 （2）p1?0.2，p3?10，p4?100，z1?0.1 （3）p1?0.2，p3?10，p4?100，z1?1
试确定在阶跃信号输入下系统的动态特性。计算各系统的动态性能指标，并进行分析。
图1-1 控制系统结构图
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实验二 初试MATLAB
一、实验目的
1．熟悉视窗下的MATLAB环境；
2．掌握MATLAB软件的基本使用方法； 3．应用MATLAB命令建立系统数学模型；
4．掌握利用MATLAB软件进行控制系统模型转换的方法。 二、实验属性 （验证性） 三、实验仪器设备及器材 1．硬件要求
基于IBM-PC或与之完全相兼容的带有中央处理器的奔腾及其以上机器至少64KB内存，推荐使用128KB以上内存。 2． 软件要求
安装有MATLAB，并且有Microsoft Word7.0（office95）以上支持的操作系统。 四、实验要求
实验前要求熟悉相关MATLAB函数并预习实验的相关内容，写出预习报告。实验时要按要求完成上机实验内容并且检验和调整程序，观察并记录仿真结果。实验后写出实验报告，并对仿真实验结果进行分析、讨论。 五、实验内容与步骤
1．双击MATLAB6.5的图标，运行MATLAB时，展示在用户面前的为桌面环境的缺省界面窗口，如图2-1所示。
图2-1 MATLAB的桌面环境
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要求熟悉视窗下的MATLAB环境，分别观察和熟悉菜单项、工具栏、历史命令窗口、命令窗口、当前目录浏览器、工作空间浏览器、目录分类窗口、M文件编辑器/调试器、超文本帮助浏览器。
2．单击工具栏中帮助按钮（或者单击Help菜单中的MATLAB Help），打开MATLAB6.5的帮助系统，练习和熟悉MATLAB6.5的帮助系统的使用。 3. 熟悉教材上相关矩阵的MATLAB基本运算； 4. 熟悉教材上常微分方程的MATLAB求解；
s3?11s2?30s5. 建立G(s)?4的传递函数，零极点及状态方程模型； 32s?9s?45s?87s?50（方法自选）
6．应用MATLAB命令编写相应M文件,建立图2-2系统的数学模型——闭环传递函数。
图2-2 调速系统 7.求满足
?i?1000的最小m值，并编写该函数；
i?1m
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实验三 基于MATLAB的系统时域分析
一、实验目的
1．熟悉MATLAB的各种绘图命令；
2．掌握基于MATLAB的控制系统时域分析方法。 二、实验属性 （验证性） 三、实验仪器设备及器材 1．硬件要求
基于IBM-PC或与之完全相兼容的带有中央处理器的奔腾及其以上机器至少64KB内存，推荐使用128KB以上内存。 3． 软件要求
安装有MATLAB，并且有Microsoft Word7.0（office95）以上支持的操作系统。 四、实验要求
实验前要求熟悉相关MATLAB函数并预习实验的相关内容，写出预习报告。实验时要按要求完成上机实验内容并且检验和调整程序，观察并记录仿真结果。实验后写出实验报告，并对仿真实验结果进行分析、讨论。 五、实验内容与步骤
1．应用MATLAB的绘图命令，绘制y=3x2+4x-7在[-10 10]之间的图形。 2. 应用MATLAB的绘图命令，绘制y=sinx、y=cosx在一个周期内的图形。 3. 已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?K，应用MATLAB
s(0.5s?1)(4s?1)命令编写相应M文件,绘制系统的K值分别为1.4,2.3,3.5时的单位阶跃响应曲线。 4. 一个二阶系统为G(s)?K，其中c?{1，2，4}，K?{1.25，2，29}，应2s?cs?K用MATLAB命令编写相应M文件,绘制系统对应三组不同参数配合下，同一坐标轴里的三条阶跃响应曲线。
5. 应用MATLAB命令编写相应M文件,分别绘制图3-1各控制系统的单位阶跃响应曲线并比较其动态性能.
图3-1 控制系统
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实验四 系统的根轨迹与频域分析
一、实验目的
1．熟悉MATLAB的各种函数命令的调用格式；
2．掌握基于MATLAB的控制系统根轨迹与频域分析方法。 二、实验属性 （综合性） 三、实验仪器设备及器材 1．硬件要求
基于IBM-PC或与之完全相兼容的带有中央处理器的奔腾及其以上机器至少64KB内存，推荐使用128KB以上内存。 4． 软件要求
安装有MATLAB，并且有Microsoft Word7.0（office95）以上支持的操作系统。 四、实验要求
实验前要求熟悉相关MATLAB函数并预习实验的相关内容，写出预习报告。实验时要按要求完成上机实验内容并且检验和调整程序，观察并记录仿真结果。实验后写出实验报告，并对仿真实验结果进行分析、讨论。 五、实验内容与步骤
1．熟悉和掌握MATLAB有关控制系统根轨迹法的函数命令及调用格式。设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，应用MATLAB命令编写相应M文件，绘制出相应的闭环根轨迹。
⑴ G(s)?K
s(0.2s?1)(0.5s?1)K(s?1)
s(2s?1)⑵ G(s)?K*(s?5)⑶ G(s)?
s(s?2)(s?3)2．熟悉和掌握MATLAB有关控制系统根轨迹法的函数命令及分析方法。设单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?K，应用MATLAB命令编写相应M文件，
s(0.01s?1)(0.02s?1)要求：① 绘制闭环根轨迹；
② 确定系统的临界稳定开环增益；
③ 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益。
3．熟悉和掌握MATLAB有关控制系统根轨迹法的函数命令及分析方法。设反馈控制系统中
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