學
生
實
驗
報
告
（理工類）
課程名稱：
控制工程原
專業班級：
17 機械設計制造及其自動化（1）
學生學號：
1704021025
學生姓名：
吳林凌
所屬院部：
機電工程學院
指導教師：
劉祥建
20
19
—— 20
20
學年
第
二
學期
金陵科技學院教務處制
實驗項目名稱：
Matlab 軟件使用及典型控制系統建模 實驗學時：
2
同組學生姓名：
實驗地點：
C306
實驗日期：
2020.5.5
實驗成績：
批改教師：
批改時間：
一、 實驗目的和要求 目的：
1. 學習 Matlab 的數據表示、基本運算和程序控制語句。
2. 學習用 Matlab 創建控制系統模型。
要求：
1. 掌握 Matlab 軟件使用的基本方法。
2. 掌握用 Matlab 產生系統的傳遞函數模型。
3. 記錄程序和運行結果。
二、實驗儀器和設備 電腦、Matlab 軟件 三、實驗過程 （1）
用 Matlab 軟件顯示如下傳遞函數的有理多項式模型和零極點增益模型 。
（2）用 Matlab 軟件顯示如下傳遞函數方框圖的有理多項式模型和零極點增益模型。
四、實驗數據 1、實驗內容（1）程序及結果記錄。
程序 有理多項式模型 >>num=[12,24,0,20],den=[2 4 6 2 2]; >>sys=tf(num,den)
num=[1，3，2，1，1],den=[1，4，3，2，3，2];
sys1=tf(num,den)
sys=zpk(sys1)
零極點增益模型
2、實驗內容（2）程序及結果記錄。
程序 有理多項式模型 num1=10;den1=[1,2,0];num2=[5,7]; den2=[1,4,2,5]; [num,den]=series(num1,den1,num2,den2); sys=tf(num,den)
num1=10;den1=[1,2,0];num2=[5,7]; den2=[1,4,2,5]; [num,den]=series(num1,den1,num2,den2); sys=tf(num,den) sys1=zpk(sys)
零極點增益模型
實驗項目名稱：系統時間響應分析仿真
實驗學時：
2
同組學生姓名：
實驗地點：
C306
實驗日期：
2020.5.7
實驗成績：
批改教師：
批改時間：
一、實驗目的和要求 1. 學習瞬態性能指標的測試方法（σ、ts、tp）。
2. 了解參數變化對典型環節動態性能和穩定性的影響。
3.觀測并記錄二階系統階躍響應曲線并測試出性能指標（如 σ、ts、tp 等）。
4.觀測增益變化對三階系統穩定性的影響，測試并記錄相應的曲線。
二、實驗儀器和設備 電腦、Matlab 軟件
三、實驗過程 （1）典型二階系統瞬態響應指標的測試
1）建立二階系統的實驗方框圖；
2）單擊 圖標，計算機開始仿真，觀測示波器的輸出值。調整“Gain”模塊的增益分別為 0.3、4、10，觀測增益對二階系統輸出波形的影響并記錄各次輸出曲線。
（2）典型三階系統的穩定性分析
1）建立典型三階系統的實驗方框圖；
2）調整仿真參數中的停止時間，點擊“Simulation”菜單出現下拉子菜單，點擊“Simulation parameters”出現參數調整界面，修改“Stop time”為 20；
3）調整“Gain”模塊增益為 0.8、2、5，觀測系統輸出值的波形，并記錄輸出曲線， 分析增益對系統穩定性的影響。
四、實驗數據 1、實驗內容（1）結果記錄。
增益 0.3 4 10
圖形記錄
2、實驗內容（2）結果記錄。
增 0.8 2 5
益
圖形記錄
五、實驗結果分析 1、試根據實驗內容（1）結果記錄，分析增益變化對系統超調量 σ 、峰值時間 t p 、上升時間 t r 、調整時間 t s 有何影響？ 答：1、增加增益，系統超調量變大
2、增加增益，峰值時間變短 3、增加增益，上升時間變短
4、增加增益，調整時間變
2、試根據實驗內容（2）結果記錄，分析增益變化對系統穩定性有何影響？ 答：當系統增益增大時，系統的響應快速性變好，精確性提高，但穩定性降低。
實驗項目名稱：
系統頻率特性分析仿真 實驗學時：
2
同組學生姓名：
實驗地點：
C306
實驗日期：
2020.5.12
實驗成績：
批改教師：
批改時間：
一、實驗目的和要求 1. 學習利用 Matlab 軟件繪制 Nyquist 圖和 Bode 圖的方法。
2. 學習利用 Nyquist 圖和 Bode 圖判斷系統穩定性。
3. 繪制并記錄給定系統的 Nyquist 圖和 Bode 圖。
4. 判斷系統的穩定性。
二、實驗儀器和設備 電腦、Matlab 軟件 三、實驗過程 （1）連接好系統方框圖；
（2）改變系統輸入正弦信號的頻率。雙擊 Sine Wave 圖標，出現參數設定對話框，改變“Frequency”的值為 1、5、15 rad/sec，觀測系統的輸出并記錄輸出曲線和各參數值；
（3）在 Matlab Command Window 窗口中，輸入“三、實驗原理”提供的 Matlab 語句，畫出系統 Nyquist 圖和 Bode 圖，記錄曲線并判斷閉環系統穩定性。
注：（1）Xi 和 X o 數值從圖 3-1 所示系統的輸出曲線中讀取；
（2）Nyquist 圖需標識出實軸上的（-1）點。
四、實驗數據 1、頻率值分別為 1、5、15 rad/sec 時，系統輸出曲線和各參數值記錄。
Frequency X i
X o
?G(j?)? 圖形記錄 1 1.8 1 0.56
5 1 0.2 0.2
15 1 0.7 0.7
2、系統 Nyquist 圖和 Bode 圖記錄。
Nyquist 圖 Bode 圖
圖形記錄
五、實驗結果分析 1、試根據系統的 Nyquist 圖和 Bode 圖，分析閉環系統穩定性？并簡要說明理由。
答：1、由 Nyquist 圖可知，該閉環系統穩定，因為 Nyquist 軌跡不包含（-1, j0)，故相應的閉環系統穩定。2、由 Bode 圖可知，該閉環系統穩定，因為對于穩定系統來說，Kg（dB）必在 0dB 線以下，稱為正副值裕度，Gm=19.6dB，Pm=89.8dB，具有正幅值和正相對裕度，所以該系統穩定。
實驗項目名稱：
系統穩定性分析仿真 實驗學時：
2
同組學生姓名：
實驗地點：
C105
實驗日期：
2020.5.14
實驗成績：
批改教師：
批改時間：
一、實驗目的和要求 1. 學會運用各種穩定判據來判斷系統的穩定性。
2. 學會運用 Matlab 軟件進行系統穩定性分析。
3. 記錄程序和結果曲線。
4. 判斷閉環系統的穩定性。
二、實驗儀器和設備 電腦、Matlab 軟件 三、實驗過程 1. 直接求特征多項式的根
設 p 為特征多項式的系數向量，則 Matlab 函數 roots( )可以直接求出方程 p=0 在復數范圍內的解 v,該函數的調用格式為：v=roots(p)
利用多項式求根函數 roots( ),可以很方便的求出系統的零點和極點，然后根據零極點分析系統穩定性和其它性能。
2. 繪制零極點分布圖
在 Matlab 中，可利用 pzmap( )函數繪制連續系統的零極點分布圖，從而分析系統的穩定性。
該函數調用格式為：pzmap(num,den)
四、實驗數據 實驗內容（1）、（2）結果記錄。
實驗內容 程序 運行結果
（1）
p=[1，7，3，5，2];
v=roots(p)
v =
0.3202 + 1.7042i
0.3202 - 1.7042i
-0.7209 + 0.0000i
0.0402 + 0.6780i
0.0402 - 0.6780i
（2）
num=[1,2,2]; den=[1,7,3,5,2]; pzmap(num,den)
五、實驗結果分析 1、試根據實驗內容（1）、（2）結果，分析閉環系統穩定性？并簡要說明理由？ 實驗（1）由于實部符號發生了兩次改變，所以系統不穩定 實驗（2）因為特征方程 S^4+7S^3+3S^2+5S+2=0,由（1）可知該系統不穩定。
實驗項目名稱：
系統設計矯正仿真
實驗學時：
2
同組學生姓名：
實驗地點：
C105
實驗日期：
2020.5.19
實驗成績：
批改教師：
批改時間：
一、實驗目的和要求 1. 了解和觀測調節規律對系統瞬態性能的影響。
2. 驗證 PID 調節器參數（Kp、Ti、Td）在調節系統中的功能和對調節質量的影響。
二、實驗儀器和設備 電腦，Matlab 軟件 三、實驗過程 （1）按圖 5-1 連接好系統方框圖。（“PID Controller”在 Simulink Extras 模塊庫的
“Additional Linear”模塊子庫中）
（2）調節器為比例（P）控制規律。雙擊 PID 模塊，出現參數設定對話框，將 PID 控制器的積分和微分增益設為 0，使調節器具有比例控制規律。調整比例增益，觀察并記錄響
應曲線的變化，分析比例增益對系統性能的作用。（記錄一條響應曲線，其中衰減比必須在
4:1-10:1 之間）
（3）調節器為比例-微分（PD）控制規律。雙擊 PID 模塊，在參數設定對話框，將 PID
控制器的積分增益設為 0，使調節器具有比例-微分控制規律。調整比例、微分增益，觀察
并記錄響應曲線的變化，分析 PD 控制律對系統性能的作用。（記錄一條響應曲線，其中衰減比必須在 4:1-10:1 之間）
（4）調節器為比例-積分（PI）控制規律。雙擊 PID 模塊，在參數設定對話框，將 PID
控制器的微分增益設為 0，使調節器具有比例-積分控制規律。調整比例、積分增益，觀察
并記錄響應曲線的變化，分析 PI 控制律對系統性能的作用。（記錄一條響應曲線，其中衰減比必須在 4:1-10:1 之間）
（5）調節器為比例-積分-微分（PID）控制規律。雙擊 PID 模塊，出現參數設定對話框，
設定 PID 控制器的比例、積分和微分增益，使調節器具有比例-積分-微分控制規律。調整比例、積分和微分增益，觀察并記錄響應曲線的變化，分析 PID 控制律對系統性能的作用。（記錄一條響應曲線，其中衰減比必須在 4:1-10:1 之間）
四、實驗數據
調節器分別為 P、PD、PI、PID 控制規律時，系統響應曲線記錄。
結果記錄 K p 、T d 、T i 數值 響應曲線（衰減比在 4:1-10:1 間）
P 控制規律
Kp=1 Td=0 Ti=0
PD 控制規律
Kp=10 Td=1 Ti=0
PI 控制規律
Kp=1.2 Td=0 Ti=0.001
PID 控制規律
Kp=1 Td=1 Ti=1
五、實驗結果分析 1、試根據調節器分別為比例（P）、比例-微分（PD）、比例-積分（PI）、比例-積分-微分（PID）控制規律的上述實驗結果，分析 PID 控制律中比例控制項、微分控制項、積分控制
項對系統性能的作用？ 答：（1）比例控制項：比例系數 Kp 直接決定控制作用的強弱，加大 Kp 可以減小系統穩態誤差，提高系統動態響應速度，Kp 不宜過大 （2）積分控制項;可以消除系統的穩態誤差； （3）微分控制項：能夠預測偏差，產生超前的校正作用，有助于減小超調，克服振蕩，使系統趨于穩定，并能加快系統的響應速度。
推薦訪問： 控制工程 原理 實驗上一篇：六年級科學下冊實驗報告單
下一篇：小學禁毒自查報告
在偉大祖國73華誕之際，我參加了單位組織的“光影鑄魂”主題黨日活動，集中觀看了抗美援朝題材影片《長津湖》，再一次重溫這段悲壯歷史，再一次深刻感悟偉大抗美援朝精神。1950年10月，新中國剛剛成立一年，
根據省局黨組《關于舉辦習近平談治國理政（第四卷）讀書班的通知》要求，我中心通過專題學習、專題研討以及交流分享等形式，系統的對《習近平談治國理政》（第四卷)進行了深入的學習與交流，下面我就來談一談我個人
《習近平談治國理政》（第四卷）是在百年變局和世紀疫情相互疊加的大背景下，對以習近平同志為核心的黨中央治國理政重大戰略部署、重大理論創造、重大思想引領的系統呈現。它生動記錄了新一代黨中央領導集體統籌兩個
《真抓實干做好新發展階段“三農工作”》是《習近平談治國理政》第四卷中的文章，這是習近平總書記在2020年12月28日中央農村工作會議上的集體學習時的講話。文章指出，我常講，領導干部要胸懷黨和國家工作大
在《習近平談治國理政》第四卷中，習近平總書記強調，江山就是人民，人民就是江山，打江山、守江山，守的是人民的心。從嘉興南湖中駛出的小小紅船，到世界上最大的執政黨，在中國共產黨的字典里，“人民”一詞從來都
黨的十八大以來，習近平總書記以馬克思主義戰略家的博大胸襟和深謀遠慮，在治國理政和推動全球治理中牢固樹立戰略意識，在不同場合多次圍繞戰略策略的重要性，戰略和策略的關系，提高戰略思維、堅定戰略自信、強化戰
《習近平談治國理政》第四卷集中展示了以習近平同志為核心的黨中央在百年變局和世紀疫情相互疊加背景下，如何更好地堅持和發展中國特色社會主義而進行的生動實踐與理論探索；對于新時代堅持和發展什么樣的中國特色社
在黨組織的關懷下，我有幸參加了區委組織部組織的入黨積極分子培訓班。為期一周的學習，學習形式多樣，課程內容豐富，各位專家的講解細致精彩，對于我加深對黨的創新理論的認識、對黨的歷史的深入了解、對中共黨員的
《習近平談治國理政》第四卷《共建網上美好精神家園》一文中指出：網絡玩命是新形勢下社會文明的重要內容，是建設網絡強國的重要領域。截至2021年12月，我國網民規模達10 32億，較2020年12月增長4
剛剛召開的中國共產黨第十九屆中央委員會第七次全體會議上討論并通過了黨的十九屆中央委員會向中國共產黨第二十次全國代表大會的報告、黨的十九屆中央紀律檢查委員會向中國共產黨第二十次全國代表大會的工作報告和《