基于MATLAB的控制系统稳定性分析

四川师范大学本科毕业设计

基于MATLAB的控制系统稳定性分析

学生姓名 院系名称 专业名称 班 级 学 号 指导教师 完成时间

宋宇 工学院

电气工程及其自动化 2010 级 1 班 2010180147

杨楠

2014年 5月 12日

基于MATLAB的控制系统稳定性分析

电气工程及其自动化

本科生 宋宇 指导老师 杨楠

摘要 系统是指具有某些特定功能，相互联系、相互作用的元素的集合。一般来说，稳定性是系统的重要性能，也是系统能够正常运行的首要条件。如果系统是不稳定，它可以使电机不工作，汽车失去控制等等。因此，只有稳定的系统，才有价值分析与研究系统的自动控制的其它问题。为了加深对稳定性方面的研究，本设计运用了MATLAB软件采用时域、频域与根轨迹的方法对系统稳定性的判定和分析。

关键词：系统稳定性 MATLAB MATLAB稳定性分析

I

ABSTRACT System is to point to have certain function, connect with each other, a collection of interacting elements. Generally speaking, the stability is an important performance of system, also is the first condition of system can run normally. If the system is not stable, it could lead to motor cannot work normally, the car run out of control, and so on. Only the stability of the system, therefore, have a value analysis and the research system of the automatic control of other problems. In order to deepen the study of stability, this design USES the MATLAB software using the time domain, frequency domain and the root locus method determination and analysis of the system stability.

Keywords: system stability MATLAB MATLAB stability analysis

II

目 录

摘要 .............................................................. I ABSTRACT .......................................................... II 目录

1.绪论 ............................................................. 1

1.1自动控制理论发展概述......................................... 1

1.1.1经典控制理论的发展及其基本内容 ......................... 1 1.1.2现代控制理论的发展及其基本内容 ......................... 1 1.1.3智能控制理论的发展及其主要内容 ......................... 2 1.2本文的章节安排............................................... 2 2控制系统的理论基础 ................................................ 3

2.1控制系统的基本形式........................................... 3

2.1.1闭环控制系统 ........................................... 3 2.1.2开环控制系统 ........................................... 4 2.1.3小结 ................................................... 4 2.2控制系统的分类............................................... 4 2.3控制系统的稳定性............................................. 5 3 MATLAB基础介绍 ................................................... 6

3.1MALTAB概述................................................... 6 3.2MATLAB的特点................................................. 6 4稳定性分析的方法介绍 .............................................. 7

4.1时域分析法................................................... 7

4.1.1时域分析法的概念 ....................................... 7 4.1.2控制系统的性能指标 ..................................... 7 4.1.3典型的输入信号 ......................................... 7 4.1.4系统时域分析函数-Step函数.............................. 8 4.1.5控制系统的时域分析-impulse函数........................ 10

5根轨迹分析法 ..................................................... 12

5.1根轨迹分析法的概念.......................................... 12

5.1.1一般控制系统 .......................................... 12 5.2绘制控制系统的根轨迹图的一般规则............................ 12 5.3pzmap函数................................................... 13 5.4rlocus函数.................................................. 14 6频域法分析 ....................................................... 16

6.2奈氏图（Nyquist）........................................... 16 6.3波德图（Bode）.............................................. 18 7总结 ............................................................. 22 参考文献 .......................................................... 23 致谢 .............................................................. 24