精品《计算机控制技术》课程实验指导书

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1、《计算机控制技术》课程实验指导书实验二、离散控制系统的性能分析（时域/频域）课程编号：20L431Q适用专业：测控技术与仪器课程层次与学位课否：研究型学位课程学时数：64实验序号：06060121102课内实验学时数：16执笔者：课程组编写时间：2010-10-29一、实验目的通过Matlab语言编程计算与仿真分析，使学生能够加深课程中离散系统性能参数的理解，提高学生对本课程的实际设计能力。二、实验器材1.MATLAB软件（6.5以上版本）；2.每人计算机一台。三、实验原理1.离散闭环系统的动态性能时域参数的分析与计算方

2、法；2.离散系统稳定性的频域典型参数分析与计算方法。四、实验内容1在Matlab语言平台上，通过给定的闭环离散系统，深刻理解时域参数的物理意义与计算方法，内容包括如下：l阻尼比参数分析：Z平面与S平面的极点相互转换编程实现；分析两个平面域的特殊特性的极点的轨迹相互映射的方法；l系统阶跃响应参数：上升时间和超调量等。2采用频域分析方法，通过编程计算，进一步理解离散系统的稳定性参数，包括如下：l通过幅频图，进行增益裕度分析；l通过相频图，进行相位裕度分析。五、实验步骤%1Z平面与S平面的极点相互转换编程实现%Suposeth

3、atpoleeq.iss=real(s)+j*imag(s)insplane;%thuss=abs(s)*exp(j*angle(s)).%Assumethatpoleeq.isz=real(z)+j*imag(z)inzplane；%Thusz=abs(z)*exp(j*angle(z)).%Consequenceisgottenasfollows:%abs(z)*exp(j*angle(z))=exp((real(s)+j*imag(s))*ts)%=exp(real(s)*ts)*exp(j*imag(s)*ts)

4、%abs(z)=exp(real(s)*ts),thus,real(s)=log(abs(z))/ts;%angle(z)=imag(s)*ts,thus,imag(s)=angle(z)/ts;%Assumethatdampratioiscos(theta),theta=arctan(-imag(s)/real(s));%thusinzplane,dampratio=cos(arctan(-angle(z)/log(abs(z))))%sys_ta:%U(z)------/-kz----/----->-zoh-->--

5、--gplant--->-----Y(z)%l-l%l-------------------<<-------------------------l%Example1dampingratiocomputationts=0.1;gp=tf(1,[110])gz=c2d(gp,ts,'zoh')kz=tf(5*[1,-0.9],[1-0.7],ts);sys_ta=feedback(gz*kz,1,-1)p=pole(sys_ta)radii=abs(p);angl=angle(p)damp(sys_ta)real_s=lo

6、g(radii)/tsimg_s=angl/tszeta=cos(atan(-img_s./real_s))wn=sqrt(real_s.^2+img_s.^2)%Example2Mappingofhorizontals-planelinetoz-planexx=[0:0.05:1]'N=length(xx)s0=-xx*35;s=s0*[11111]+j*ones(N,1)*[0,0.25,0.5,0.75,1]*pi/tsplot(real(s(:,1)),imag(s(:,1)),'-o',real(s(:,2))

7、,imag(s(:,2)),'-s',...real(s(:,3)),imag(s(:,3)),'-^',real(s(:,4)),imag(s(:,4)),'-*',...real(s(:,5)),imag(s(:,5)),'-v'),sgridz=exp(s*ts)plot(real(z(:,1)),imag(z(:,1)),'-o',real(z(:,2)),imag(z(:,2)),'-s',...real(z(:,3)),imag(z(:,3)),'-^',real(z(:,4)),imag(z(:,4)),'

8、-*',...real(z(:,5)),imag(z(:,5)),'-v'),zgrid%Example3Mappingofverticals-planelinetoz-planes0=j*xx*pi/ts;s=ones(N,1)*[0,-5,-10,-20,-30]+s0*[11111]plot(real(s(:,