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1、测控技术与仪器专业《计算机控制系统》课程实验指导书自动控制工程系沈阳工程学院目录实验一基于MATLAB的典型环节模拟实验1实验二基于MATLAB控制系统瞬态响应和稳定性分析6实验三基于MATLAB控制系统频率响应分析10实验四基于MATLAB分析采样周期T对控制系统的影响12实验五直流电机PID控制14实验六水箱液面控制实验16测控技术与仪器专业《计算机控制系统》实验指导书实验一基于MATLAB的典型环节模拟实验一、实验目的1.熟悉MATLAB中模拟仿真环境和SIMULINK软件包的使用；2.掌握控制系统的模型表示方法以及Setp函数的使用。3.根据典型环节中的各阶
2、跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响。二、实验原理1.采用MATLAB中Simlink软件包来模拟各种典型环节，并在阶跃输入信号观察其输出响应曲线。2.采用Setp函数，在MATLAB环境下绘制各种典型环节的单位阶跃响应曲线。setp命令格式：[y,x]=step(num,den,t)三、实验内容1.运用Simulink软件包画出各种典型环节的模拟电路图，并画出各环节在阶跃输入信号作用下的响应输出波形；各环节的传递函数如下：（1）比例环节：17测控技术与仪器专业《计算机控制系统》实验指导书（1）积分环节：（2）比例积分环节：17测控技术与仪器专业《计算机控制系统
3、》实验指导书（1）惯性环节：17测控技术与仪器专业《计算机控制系统》实验指导书（1）比例积分微分环节：2、采用Setp函数求取上述各典型环节的阶跃响应曲线，并绘制其对应的曲线。num1=[1]den1=[1]step(num1,den1)holdonnum2=[2]step(num2,den1)den3=[1,0]step(num1,den3)den4=[0.50]step(num1,den4)17测控技术与仪器专业《计算机控制系统》实验指导书[num5,den5]=parallel(num2,den1,num1,den4)step(num5,den5)[num6,
4、den6]=parallel(num1,den1,num1,den3)step(num6,den6)den7=[11]step(num1,den7)den8=[0.41]step(num2,den8)num9=[2,0][num10,den10]=parallel(num2,den1,num1,den4,num9,den1)step(num10,den10)num11=[10][num12,den12]=parallel(num1,den1,num2,den1,num10,den1)step(num12,den12)四、实验思考题1.运算放大器模拟环节的传递函数是在
5、什么情况下推导出来的？2.积分环节和惯性环节主要差别是什么？惯性环节在什么情况下可近似为积分环节？在什么条件下可近似为比例环节？3.积分环节和惯性环节的时间常数，如何从阶跃响应的曲线中测出？五、实验报告要求1.给出各个典型环节的传递函数。2.给出各个典型环节的单位响应曲线。17测控技术与仪器专业《计算机控制系统》实验指导书实验二基于matlab控制系统瞬态响应和稳定性分析一、实验目的1.熟悉MATLAB中模拟仿真环境和SIMULINK软件包的使用；2.记录下不同开环增益时二阶系统的阶跃响应曲线，并测出超调量MP、峰值时间tP和调节时间tS；3.通过增益的调整，观察系
6、统输出波形，加深增益K变化对系统稳定性的影响。二、实验原理1.通过函数Setp对给定系统，在不同增益的情况下求取系统的阶跃响应曲线，并根据时域性能指标的定义，从输出波形图上求取出超调量MP、峰值时间tP和调节时间tS；setp命令格式：[y,x]=step(num,den,t)2.由闭环系统的稳定性的充分必要条件可知，闭环系统稳定其特征根应当具备负实部的特点。当存在实部等于0（纯虚根）的极点，系统为临界稳定。Roots命令格式：roots(d)其中d为特征多项式的系数矩阵。3.在Simulink环境下，通过改变不同增益绘制出相对应的波形图，了解增益K变化对稳定性的影
7、响。三、实验内容1.通过函数Setp，求取传递函数增益K在10、5、2、1时的四条响应曲线，并从响应曲线上求得超调量MP、峰值时间tP和调节时间tSfigure(1)num1=[20]den1=[0.10.520]roots(den1)step(num1,den1)figure(2)num2=[10]den2=[0.10.510]roots(den2)step(num2,den2)figure(3)num3=[5]17测控技术与仪器专业《计算机控制系统》实验指导书den3=[0.10.55]roots(den3)step(num3,den3)figure(4)n
