《控制工程基础》实验指导书
机械工程与自动化学院
机械电子与自动化系
2009年10月
实验一传递函数的求取
实验名称：传递函数的求取
实验目的：掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。准备知识：
求串联环节的传递函数：
求并联环节的传递函数：
求单位反馈控制系统的传递函数：
求闭环控制系统的传递函数：
多项式相乘：
实验内容：
1.特征多项式的建立与特征根的求取
2.传递函数零、极点的求取
3.求单位反馈系统的传递函数：
5.自行利用MATLAB命令求取以下系统传递函数及其零、极点，并依次记录下各命令及结果。
实验二 系统的时间响应分析
实验名称：系统的时间响应分析
实验目的：根据实验结果分析一阶惯性系统以及二阶系统的时间响应特征以及系统性
能与系统参数之间的关系。常握Matlab 中二阶线性系统的时域性能指标的求法。 准备知识：
设输入x(t)，为输出为y(t)，仿真时间段为矩阵t 。
系统的传递函数用特征矩阵表示为：den
num
s G =)(
利用MATLAB 求取系统时间响应的函数有： 求取单位阶跃响应：),,(],,[t den num step t x y = 求取单位脉冲响应：),,(],,[t den num impulse t x y =
求取任意输入的时间响应：),,,(],,[t u den num lsim t x y = （注：u 表示输入列向量）
实验内容：
1.一阶系统时间响应的仿真
自行建立m 文件，程序如下，文件名为test00.m ，并运行程序，记录下时间响应曲 自行建立m 文件，程序如下，文件名为test01.m ，并运行程序，记录下时间响应曲线，比较两个系统的性能。
自行建立m 文件，程序如下，文件名为test02.m ，并运行程序，记录下时间响应曲线，比较系统取不同阻尼比时的性能。
3.自行编制程序
设单位反馈系统的开环传递函数为)
7(25
)(+=s s s G ，编写求系统闭环传递函数、系
统单位阶跃响应以及显示其响应曲线的程序。 4.任意输入时的时间响应
自行建立m 文件，程序如下，文件名为test03.m ，并运行程序，记录下系统的时间响应曲线。
5.某高阶系统的传递函数为()()
42864
2+++=s s s s G ，试利用MATLAB 编程求取系统的
单位阶跃响应，并利用主导极点简化系统，再求简化后系统的单位阶跃响应，记录下程序和响应曲线，比较简化前后系统响应曲线，有何结论？
6．二阶线性系统24
24
s s ++单位阶跃响应的时域性能指标。
7．二阶线性系统236
1236
s s ξ++，当0.1,0.4,0.7,1,2,3ξ=时，单位阶跃响应的Matlab 仿
真。
8．二阶线性系统222
n
n n
s s ωωω++，当0.5,1,1.35,10n ω=时，单位阶跃响应的Matlab 仿真。、
实验三 控制系统频域特性分析
实验名称：控制系统频域特性分析
实验目的：加深理解频率特性的概念，掌握系统频率特性的测试原理及方法。利用
MATLAB 作出开环系统的波特图，对控制系统特性进行分析。
准备知识：
MATLAB 为用户提供了专门用于绘制波特图的函数bode 常用格式：
bode (num,den)
或bode (num,den,w) 表示频率范围0～w 。
或bode (num,den,w1:p:w2) 绘出在w1～w2频率范围内，且以频率间隔p 均匀取样的波形。 举例：
系统开环传函为()1
2.01
2
++=s s s G 绘制波特图。 输入:
>> num= num=[1];den=[1,0.2,1];bode(num,den)
1.用Matlab 作Bode 图，系统开环传函为()1
4.01
2
++=
s s s G 。 2.控制系统如下图所示。1264
(),()10.25(1)(10.5)
G s G s s s s s ==
+++，引入反馈校正2
8()12c s G s s
=
+，绘制系统的Bode 图。
