1、 中北大学 课 程 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 软件 学院 专 业： 软件工程 题 目： 自动控制系统传递函数稳定性分析 指导教师： 史媛媛 职称 : 讲师 2014 年 6 月 27 日 中北大学 课程设计任务书 20132014 学年第 二 学期 学 院： 软件学院 专 业： 软件工程 学 生 姓 名： 张永春 学 号： 1121010633 课程设计题目： 自动控制系统传递函数稳定性分析 起 迄 日 期： 6 月 16 日 6 月 27 日 课程设计地点： 旧光电楼 指 导 教 师： 史源源 负 责 人 ： 赵俊生 下达任务书日 期 : 2014 年 6 月 16
2、 日 课 程 设 计 任 务 书 1设计目的： 巩固已经学过的知识，加深对知识的理解和应用，加强学科间的横向联系，学会应用 MATLAB 对实际问题进行仿真。 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 已知系统的开环传递函数为 1112 2 sTs sTKsHsG，试分析时间常数 1T 和 2T 的相对大小对系统稳定性的影响，并画出他们所对应的奈氏图。 1. 1T 2T 2.1T 2T 3. 1T 2T 3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书 (论文 )、图纸、实物样品等： 设计工作量适中，完成设计后要求提供以下内容： 1） 课程设计计算说明书，其中包括计算过
3、程，执行结果； 2） 程序源代码以及图形解释； 课 程 设 计 任 务 书 4主要参考文献： 1 胡寿松 . 自动控制原理 (第四版 ).北京： 科学 出版社， 2001. 2 聂祥飞，王海宝，谭泽富 . MATLAB 程序设计及其在信号处理中的应用 .四川：西南交通大学出版社， 2005. 5设计成果形式及要求： 课程设计计算说明书一份 6工作计划及进度： 2014 年 6月 16 日 6 月 19 日 按照设计要求查阅有关资料，熟悉汇编语言编程方法； 6月 19 日 6 月 22 日 设计程序，实现设计要求； 6月 22 日 6 月 25 日 撰写课程设计说明书； 6月 25 日 6 月
4、27日 答辩总结，成绩考核； 系主任审查意见： 签字： 年 月 日 目录 1、 关于 软件 matlab6.5-1 2、利用 matlab6.5绘制 奈氏图 -3 3、实验 原始数据、技术参数、条件、设计要求 -3 4、程序 源码 、 相关截图 及 解释 -4 5、总结 与 展望 -7 1 1、关于 软件 matlab6.5 1980 年前后，美国的 Cleve Moler 教授利用自己研制的基于特 征 值 计 算 和 线 性 代 数 软 件 包 ， 构 思 并 开 发 了 MATLAB（ MATrix LABoratory，即矩阵实验室）。随后， Cleve Moler 和John Litt
5、le等人成立了 The Mathworks 公司， Cleve Moler一直任该公司的首席科学家。 MATLAB 的第一个商业版本（ DOS 版本 1 0）发行于 1984 年。1990年推出的 MATLAB3.5i是第一个可以运行于 Microsoft Windows下的版本，它可以在两个窗口上分别显示命令行计算结果和图形结果。稍后推出的 SimuLAB 环境首次引入基于框图的仿真功能，该环境就是我们现在所知的 Simulink，其模型输入的方式使得一个复杂的控制系统的数字仿真问题变得十分直观而且相当容易。 2000 年 10 月，MATLAB6.0问世，较之以前的版本在操作界面有了很大的
6、改观，同时给出了程序窗口、历史信息窗口和变量管理窗口。 2002 年 6 月推出的 MATLAB Release 13，即 MATLAB6.5/Simulink5.0 是目前的最新版本。 经过多年来版本的不断更新， MATLAB 已集中了日常数学处理中的各种功能，包括高效的数值计算、矩阵运算、信号处理和图形生成等功能。新版本的 MATLAB 功能已经十分强大，速度变得更快，数值性能更好；用户图形界面设计更趋合 理；与 C 语言接口及转换的兼容性更强；新的虚拟现实工具箱更给仿真结果三维视景下显示带来了新的解决方案。 MATLAB 由于其强大的功能，已经在数值型软件市场上2 占据了主导地位，受到了
7、人们的广泛欢迎。 一种语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于它有着不同于其他语言的特点。正如同 FORTRAN和 C 等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一样，被称作为第四代计算机语言的 MATLAB，利用其丰富的函数资源，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。 MATLAB 给用户带来的是最直观、最简洁的程序开发环境。 MATLAB具有以下主要特点： （ 1）超强的数值运算功能。在 MATLAB 里，有超过 500 种的数学、统计、科学及工程方面的函数可供使用，而且使用简单快捷。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。 （ 2）语法限制
8、不严格，程序设计自由度大。例如，在 MATLAB里，用户无需对矩阵预定义就可使用。 （ 3）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。 （ 4）强大的数据可视化功能。在FORTRAN 和 C 语台里，绘图都 很不容易，但在 MATLAB 里，数据的可视化非常简单。 MATLAB还具有较强的编辑图形界面的能力。 （ 5）丰富的工具箱。由各学科领域内学术水平很高的专家编写的功能强劲的工具箱，使用户无需编写自己学科范围内的基础程序，而直接进行高、精、尖的研究。 3 2、利用 matlab6.5绘制 奈氏图 控制系统工具箱中提供了一个 MATLAB 函数 nyquis
9、t()，该函数可以用来直接求解 Nyquist 阵列或绘制奈氏图。当命令中不包含左端返回变量时， nyquist（）函数仅在屏幕上产生奈氏图，命令调用格式为： nyquist(num,den) nyquist(num,den,w) 或者 nyquist(G) nyquist(G,w) 3、实验 原始数据、技术参数、条件、设计要求 传递 函数为 1112 2 sTs sTKsHsG， 第一组 ： k=1， T1T2.且 T1=2， T2=1； 分别绘制 出 三组 数据的奈氏图 (1) Grid 函数 : 使绘制的图有网格，这样可以更好的观察曲线的点对应的坐标。 grid on；开启网格模式 grid off；关闭网格模式 (2) Axis 函数 ： axis 函数通常在绘图中用于设置坐标值范围 ，在本实验中 坐标值范围为 -2,2,-2,2 (3) Title 函数 :给绘制的 图起一个名字，在实验中我通过 T1 和 T2 的关系给其命名，
