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1、实验二频域分析一、实验目的1、熟练绘制系统的Nyquist和Bode图。2、熟练掌握频域法分析系统。二、实验设备PC机及MATLAB平台三、实验原理及方法1、绘制Bode图绘制bode图的指令为bode(num,den)该指令表示在同一幅图中，分上、下两部分生成幅频特性和相频特性曲线。虽未明确给出频率的取值范围，但Matlab在频率响应范围内能H动选取频率值绘图。若要具休给出频率的范围，可调用指令logspace(a,b,n)和bode(num,den,w)來绘制bode图。其中logspace(
2、a,b,n)是产牛频率响应口变量w的釆样点，即在I，进制数W和IO15之间产生n个十进制对数分度的等距离点，采样点n的具体值由用户确定。例：已知一单位反馈控制系统的开环传递函数为G(5)=1O(OJS+1)，试绘制该5(0.55+1)传递函数对应的bode图。解：先将传递函数改写为如下形式：G($)二处凹二上上一，然后使用den(s)0.5^+sbode(num,den)指令。程序如下：num=[l10];den=[0.510];w=logspace(-2,3,l00);bode(num,den,
3、w);gridon;title(4bodediagramofG(s)二10(l+0.1s)/s(l+0.5s)‘)；bodediagramofG(s}=10(1*0.1sVs(1*0.Ss)60sp)2PWU6ES-150-2-11010o11010Frequency(rad/sec)231010201-(6QP)貉wild若需要指定幅值和相角的取值范围，则需要调用如下的指令：[mag,phase,w]=bode(num,den,w)该指令等号左方的变量mag和phase试表示频率响应的幅值和相角
4、,这些幅值和相角均由所选频率点的频率值计算后得出。由于幅值的单位不是dB,需增加一条指令：magdB=20*lg10(mag)上述两条指令在应用时，还需加上如下两条指令，才能在屏幕上显示完整的bode图。Subplot(211)semilgx(w,20*lgl0(mag));Subplot(212)semilgx(w,phase);例：已知系统的开环传递函数为G(s、)=30(0.2$+1),要求⑵在10-2〜心间5(?+165+100)作岀该系统的bode图。程序如下：num=[630];den
5、=[l161000];w=logspace(-2,3,100);[mag,phase,w]=bode(num,den,w);subplot(211);semilogx(w,20*log10(mag));gridon;xlabel(*w/sA-l');ylabel('L(w)/dB');title(*bodediagramofG(s)=30(1+0.2s)/s[sA2+16s+100)');subplot(212);semilogx(w,phase);xlabelCw/sA-lHylabelC①/。
6、');gridon;2、绘制Nyquist曲线根据系统的开环传递函数，应用如下的Matlab指令：nyquist(num,den)就能在屏幕上显示出所耍绘制的Nyquist曲线。例：已知一系统的开环传递函数为G(s)H(s)二，试用Matlab?+1.852+1.85+1绘制该系统的Nyquist曲线。程序如下：num=[l];den=[l1.81.81];nyquist(num,den);v=[-l1.5-1.51.5];axis(v);gridon;title(NyquistofG(s)=l/
7、sA3+l・8sA2+1.8s+l)‘);oNyquistofG(s)=1/s:*1.8s^1.8s+1)-0.500.511.5RealAxis.J2XV/JBU-OJroE-当需要指定频率e时，口J用指令nyquist(num,den,w)。G的单位为s_1,系统的频率响应值就是在指定频率点上计算获得。Nyqusit指令还有两种等号左端含冇变量的形式[Re,Im]=nyquist(num,den,w)[Re,Im,w]=nyquist(num,den)试用以上两桑指令时，需增加plot(Re,
8、Im)
9、q令。例：已知某系统开环传递函数为G(s)=,试用Matlab绘制该s(l+0.2s)(l+0.05s)系统的Nyquist曲线。程序如下：num=[2.5];den二[0.010.2510];wl=0.1:0.1:10;w2=10:2:100;w3=100:5:1000;w=[wlw2w3];[Re,Im]=nyquist(num,den,w);plot(Re(:,:),Im(:,:),Re(:,:),-Im(v=[-21-331;axis(v);gridon;title
