《机械控制理论基础》实验指导书Word文件下载.docx
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四、实验内容、实验方法与步骤
已知系统传递函数
1、求系统在时间常数τ不同取值时的单位脉冲、单位阶跃响应和任意输入响应。
应用impulse函数,可以得到τ=0,τ=0.0125、τ=0.025时系统单位脉冲响应;
应用step函数,同样可以得到τ=0,τ=0.0125、τ=0.025时系统单位阶跃响应。
程序举例:
t=[0:
0.01:
0.8];
%仿真时间区段
%
nG=[50];
tao=0;
dG=[0.051+50*tao50];
G1=tf(nG,dG);
tao=0.0125;
G2=tf(nG,dG);
tao=0.025;
G3=tf(nG,dG);
%三种τ值下,系统的传递函数模型
[y1,T]=impulse(G1,t);
[y1a,T]=step(G1,t);
[y2,T]=impulse(G2,t);
[y2a,T]=step(G2,t);
[y3,T]=impulse(G3,t);
[y3a,T]=step(G3,t);
%系统响应
subplot(131),plot(T,y1,’—‘,T,y2,’-.‘,T,y3,’-‘)
legend(‘tao=0’,’tao=0.0125’,’tao=0.025’)
xlabel(‘t(sec)’),ylabel(‘x(t)’);
gridon;
subplot(132),plot(T,y1a,’—‘,T,y2a,’-.‘,T,y3a,’-‘)
%产生图形
对于任意输入,例如正弦输入作用下,应用lsim函数可求得τ=0.025时系统的时间响应及误差曲线。
1];
u=sin(2*pi*t)%仿真时间区段和输入
Tao=0.025;
G=tf(nG,dG);
%系统传递函数模型
y=lsim(G,u,t);
%求系统响应
plot(t,u,’—‘,t,y,’-‘,t,u’-y,’-.’,’linewidth’,1)
legend(‘u(t)’,’xo(t)’,’e(t)’)
grid;
xlabel(‘t(sec)’),ylabel(‘x(t)’);
2、求系统的瞬态性能指标
t=0:
0.001:
1;
%设定仿真时间区段和误差限
yss=1;
dta=0.02;
y1=step(G1,t);
y2=step(G2,t);
y3=step(G3,t);
%三种τ值下,系统的单位阶跃响应
r=1;
whiley1(r)<
yss;
r=r+1;
end
tr1=(r-1)*0.001;
%τ=0时的上升时间
[ymax,tp]=max(y1);
tp1=(tp-1)*0.001;
%峰值时间
mp1=(ymax-yss)/yss;
%最大超调量
s=1001;
whiley1(s)>
1-dta&
y1(s)<
1+dta;
s=s-1;
ts1=(s-1)*0.001;
%调整时间
whiley2(r)<
tr2=(r-1)*0.001;
[ymax,tp]=max(y2);
tp2=(tp-1)*0.001;
mp2=(ymax-yss)/yss;
whiley2(s)>
y2(s)<
ts2=(s-1)*0.001;
%τ=0.0125的性能指标
whiley3(r)<
tr3=(r-1)*0.001;
[ymax,tp]=max(y3);
tp3=(tp-1)*0.001;
mp3=(ymax-yss)/yss;
whiley3(s)>
y3(s)<
ts3=(s-1)*0.001;
%τ=0.025的性能指标
[tr1tp1mp1ts1;
tr2tp2mp2ts2;
tr3tp3mp3ts3]%显示
五、实验报告要求
1、给出所编写MATLAB程序。
2、打印出相应的系统响应曲线。
3、给出系统在不同τ值的瞬态性能指标。
吴吉平2007年8月5日
贺兵2007年8月15日
批准人:
胡成武2007年8月20日
控制系统频率特性分析
“控制系统频率特性分析”实验指导书
1、利用MATLAB绘制Nyquist图
2、利用MATLAB绘制Bode图
3、利用MATLAB求系统的频域特征量
应用nyquist函数。
k=24,numG1=k*[0.250.5];
denG1=conv([52],[0.052]);
%系统的传递函数
[re,im]=nyquist(numG1,denG1);
%求时频特性和虚频特性
plot(re,im);
grid%生成Nyquist图
2、利用MATLAB绘制Bode图%
应用Bode函数。
w=logspace(-2,3,100);
%产生介于10-2(0.01)和103(1000)之间的100个频率点
bode(numG1,denG1,w);
grid%绘制Bode图
[Gm,Pm,w]=bode(numG1,denG1,w);
%求幅频特性和相频特性
[Mr,k]=max(Gm);
Mr=20*log10(Mr),Wr=w(k)%求谐振峰值和谐振频率
M0=20*log10(Gm
(1))%求零频值
n=1;
while20*log10(Gm(n))>
=-3;
n=n+1;
Wb=w(n)%求截止频率
2、打印出相应的Niquist和Bode图。
3、给出系统系统的频域特征量。
控制系统的稳定性分析
“控制系统的稳定性分析”实验指导书
验证性实验
1、利用MATLAB求系统的特征根。
2、利用MATLAB分析系统的稳定性。
根据已知的系统特征方程,应用roots函数可以直接求出系统所有的特征根,从而判定系统是否稳定。
MATLAB提供的margin函数,可以求出系统的幅值裕度、幅值穿越频率和相位穿越频率,因而可以用于判定系统的相对稳定性。
程序举例
den=conv([15],[110]);
%系统的传递函数
K=10;
num1=[K];
[Gm1Pm1Wg1Wc1]=margin(num1,den);
%K=10时系统相对稳定性指标
K=100;
num2=[K];
[mag,phase,w]=bode(num2,den)
[Gm2Pm2Wg2Wc2]=margin(mag,phase,w);
%K=100时系统相对稳定性指标
[20*log10(Gm1)Pm1Wg1Wc1;
20*log10(Gm2)Pm2Wg2Wc2]%幅值裕度转化为分贝值并显示结果
1、给出所编写MATLAB程序几及计算结果。
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