电子科技大学自动化工程学院标准实验报告（实验）课程名称：自控原理基础实验MATLAB上机实验姓名：学号：指导老师：任电子科技大学实验报告学生姓名：徐聪聪学号：2013070908017指导教师：任文伟一、实验室名称：C2-509二、实验项目名称：MATLAB的基本使用方法及程序设计三、实验学时：2学时四、实验原理：MATLAB基本命令的使用及其编程的基本方法，向量的表示与计算，学会使用help命令。

五、实验目的：1.掌握MATLAB软件使用的基本方法；2.熟悉MATLAB的数据表示，基本运算和程序控制语句；3.熟悉MATLAB绘图命令及基本绘图控制；4.熟悉MATLAB程序设计的基本方法。

六、实验器材：计算机七、实验内容：实验习题一分别用>, 和~= 求得a=[5:1:15] 与b=[1 2 8 8 7 10 12 11 13 14 15]的比较,并对结果进行分析.程序如下：a=[5:1:15];b=[1 2 8 8 7 10 12 11 13 14 15];y1=a>b,y2=a~=b结果：y1 =1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0y2 =1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0实验习题二（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]程序:t=[0:0.01:2*pi];y=cos(t);y1=cos(t-0.25);y2=sin(t-0.5);figure,plot(t,y,'b'),grid gtext('y=cos(t)')figure,plot(t,y1,'r',t,y2,'b'),grid gtext('y1=cos(t-0.25)') gtext('y2=sin(t-0.5)')1234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.811234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81实验习题三绘制[0，4π]区间上的x1=10sint 曲线，并要求： （1）颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 程序:t=[0:0.1:4*pi] x1=10*sin(t); plot(t,x1,'r+'),grid title('x1=10*sin(t)') xlabel('t') ylabel('x1')x1=10*sin(t)tx 1实验习题四 x=[0 1;1 0]; y=[0 0;1 0];计算x&y+x>y 时,程序首先执行x+y 运算,然后将相加结果与y 比较,最后将比较结果和x 作与运算.用diary 命令将其过程保存下来。

程序：diary 1.4.1.txt x=[0 1;1 0]; y=[0 0;1 0]; x&y+x>y diary off 结果：八、实验结论：1.从习题一结果可以看出，MATLAB 在对同维向量比较时，是各元素分别进行比较，并用“1”和“0”分别表示真和假。

2.从习题四结果看出：算术运算>关系比较>逻辑运算。

九、总结及心得体会：通过学习掌握了MATLAB软件使用的基本方法，数据表示，基本运算和程序控制语句，熟悉了MATLAB绘图命令及基本绘图控制及程序设计的基本方法。

报告评分：指导教师签字：实验报告学生姓名：薛川东学号：2014070910020指导教师：任文伟一、实验室名称：C2-509二、实验项目名称：MATLAB系统模型建立和动态特性分析实验三、实验学时：4学时四、实验原理：应用MATLAB命令对控制系统进行建模，动态特性分析及相关方面知识的运用。

1.对控制系统进行建模，并进行模型转换和系统的串并联反馈等运算；2.运用step,impulse等命令分别对系统单位阶跃响应和阶跃响应的动态特性进行分析。

五、实验目的：1．掌握如何使用MALAB进行系统模型的建立；2．学习利用MALAB命令得阶跃响应曲线，分析系统动态特性；3．利用MALAB求阶跃响应的性能指标。

六、实验器材（设备、元器件）：计算机七、实验内容：实验习题一已知系统传递函数为：221()0.41s G s s s +=++ 求上述传递函数的零极点增益和状态空间的表达形式。

程序： num=[2 1]; den=[1 0.4 1]; sys=tf(num, den) [z,p,k]=tf2zp(num, den) sys=tf2ss(num, den)运行结果：Transfer function: 2 s + 1 --------------- s^2 + 0.4 s + 1 z =-0.5000 p =-0.2000 + 0.9798i -0.2000 - 0.9798i k =2 A =-0.4000 -1.00001.0000 0实验习题二 已知传递函数为：216()616G s s s =++ 求其单位阶跃响应的最大值，峰值时间和它对应的超调量，上升时间。

程序：G=tf([16],[1 6 16]);%计算最大峰值时间和它对应的超调量。

C=dcgain(G) [y,t]=step(G); plot(t,y) grid[Y,k]=max(y);Output_max=Ytimetopeak=t(k) percentovershoot=100*(Y-C)/C%计算上升时间。

n=1;while y(n)<Cn=n+1;endrisetime=t(n)%计算稳态响应时间。

i=length(t);while(y(i)>0.98*C)&(y(i)<1.02*C) i=i-1;endsetllingtime=t(i)结果：C = 1Output_max = 1.0284timetopeak = 1.1820percentovershoot = 2.8369risetime = 0.9202setllingtime = 1.427600.51 1.52 2.500.20.40.60.811.21.4八、实验结论：1. MATLAB 命令能十分方便的对控制系统进行建模，并进行模型转换和系统的串并联反馈等运算。

2. 通过运用MATLAB 命令编程能准确、直观、快速的得到系统单位阶跃响应和阶跃响应的动态特性。

九、总结及心得体会：掌握了如何使用MALAB进行系统模型的建立，学会利用MALAB 命令得阶跃响应曲线，分析系统动态特性，及求阶跃响应的性能指标。

报告评分：指导教师签字：实验报告学生姓名：薛川东学号：2014070910020指导教师：任文伟一、实验室名称：C2-509二、实验项目名称：MATLAB系统根轨迹和频域分析实验三、实验学时：4学时四、实验原理：应用MATLAB命令绘制线性系统的根轨迹、Bode图和Nyquist 图，并通过其掌握分析系统特性方面的知识。

1.运用MATLAB命令求特征多项式的根和传递函数的零极点，分析系统稳定性；2.运用rlocus, bode, nyquist等MATLAB命令分别绘制线性系统的根轨迹、Bode 图和Nyquist 图；3. 运用rlofind, margin 等MATLAB 命令分析系统性能。

五、实验目的：1．学习使用MATLAB 求特征多项式的根，分析系统稳定性；2．学习使用MATLAB 由传递函数求零点和极点；3．学习使用MATLAB 绘制根轨迹；4．掌握由根轨迹分析系统性能的方法；5．学习使用MATLAB 绘制Bode 图和Nyquist 图；6．掌握使用Bode 图和Nyquist 图分析系统性能的方法。

六、实验器材（设备、元器件）：七、实验内容：实验习题一已知系统如下322()32k G s s s s=++ 绘制其根轨迹，并根据根轨迹图求若要使系统稳定，k 的最大值。

代码：n=[2];d=[1 3 2 0];rlocus(n,d)rlocfind(n,d)Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)Select a point in the graphics windowselected_point =0.0000 + 1.4039ians =2.9566由rlocus 命令在根轨迹上可得k ＝2.9566，此值因为是手工点击得到，故与理论求得k 最大值3有一些误差。

实验习题二bode 图法判断系统稳定性：已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为：322.7()54G s s s s =++，322.7()54G s s s s=+- 用bode 图法判断系统闭环的稳定性。

程序：n1=[2.7];d1=[1 5 4 0];margin(n1,d1);figure,bode(n1,d1)n2=[2.7];d2=[1 5 -4 0];margin(n2,d2);figure,bode(n2,d2)M a g n i t u d e (d B )10-210-1100101102P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 17.4 dB (at 2 rad/s) , Pm = 51.7 deg (at 0.578 rad/s)Frequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )10-210-1100101102P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf , Pm = -58.1 deg (at 0.535 rad/s)Frequency (rad/s)由图知，第一个系统相角裕度和幅值裕度都为正值，所以系统稳定。

第二个系统相角裕度为负，系统不稳定。

实验习题三已知系统的开环传递函数为：)1()3()()(-+=s s s K s H s G 用Nyquist 图法判断系统相对稳定性（对参数K 分段讨论）。

n = [0.5*1 0.5*3]; %取k = 0.5时的值d = [1 -1 0];nyquist(n,d)hold on %求k = 0.5的奈氏值，显示结果，并保持n1 = [2*1 2*3]; %取k = 2d1 = d; %保留原分母矢量nyquist(n1,d1)%求k = 2时的奈氏值，结果显示-8-7-6-5-4-3-2-101-150-100-5050100150Nyquist DiagramReal Axis I m a g i n a r y A x i s结果分析：上图为K 值分别等于0.5和2的Nyquist 图，但是)(s G 在虚轴上有极点,故应该加增补奈氏曲线，如下图1所示。