matlab课程设计--基于matlab的控制系统根轨迹法分析

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1、设计说明书设计题目基于MATLAB的控制系统根轨迹法分析完成日期2013年9月6日专业班级设计者指导教师课程设计成绩评定专业班级姓名学号教研室主任指导教师指导教师评语：签字：年月日设计成绩：签字：年月日目录前言…………………………………………………………………………………………………1第一章设计方案概述……………………………………………………………………………..21.1设计目的……………………………………………………………………………………….21.2设计内容………………………………………………………

2、……………………………….21.3理论推导……………………………………………………………………………………….2第二章程序设计及仿真结果……………………………………………………………………..32.1开环传递函数根轨迹…………………………………………………………………………..32.2单位反馈系统的开环传递函数根轨迹………………………………………………………..62.3控制系统的开环传递函数根轨迹………………………………………….………………….7第三章根轨迹性能……………………………………………………

3、…………………………..9心得与体会………………………………………………………………………………………...12参考文献…………………………………………………………………………………………...13设计用纸前言MATLAB的名称源自MatrixLaboratory,1984年由美国Mathworks公司推向市场。它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工

4、作。MATLAB软件包括五大通用功能，数值计算功能（Nemeric）、符号运算功能（Symbolic）、数据可视化功能（Graphic）、数字图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点，一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、电

5、路与系统、系统动力学、次那好和图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信号与系统课程的需求。例如解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换和z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算

6、、冲击响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析和零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。13设计用纸第一章设计方案概述1.1设计目的本次课程设计是利用MATLAB应用软件的基础知识和基本程序设计方法，从而加深理论知识的掌握，并把所学的知识系统、高效的贯彻到实践中来，避免理论与实践的脱离。同时提高独立编程的水平，并在实践中不断完善理论基础，有助于培养综合能力。1.2设计内容这次

7、主要是基于MATLAB的控制系统根轨迹法分析是控制系统根轨迹的绘制以及利用系统大致的根轨迹图分析系统性能的方法，若要由根轨迹获得系统在某一特定参数下准确的性能指标或者准确的闭环极点，需要依据幅值条件精确地作图。如果利用MATLAB工具箱中函数，则可方便、准确地作出根轨迹图，并利用图对系统进行分析。1.3理论推导1．利用rlocus命令可求得系统的根轨迹格式：[r，k]=rlocus（num，den）[r，k]=rlocus（num，den，k）不带输出变量时则绘出系统的根轨迹图，带输出变量时给出一组r，

8、k的对应数据。若给定了k的取值范围，则该命令将按要求绘出图形或数组或者输出指定增益k所对应的r值。每条根轨迹都以不同的颜色区别。2．所谓根轨迹是指当开环系统的某一参数变化时，其相应的闭环特征方程的根在[s]平面上移动的轨迹。根轨迹法是用图解方法表示特征方程的根与变化参数的全部数值关系的方法。3．频域分析法是应用频率特性研究控制系统的一种经典方法。频率分析法主要包括三种方法：Bode图（幅频/相频特性曲线）；Nyquist曲线；Nichols