機械工程控制基礎仿真實驗

1、河南理工大學機械學院機械工程控制基礎機械工程控制基礎主講教師：張業(yè)明QQ:403597998Tel: 158 3890 (zym123)河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院機械工程控制基礎機械工程控制基礎仿真實驗仿真實驗實驗實驗1、控制系統(tǒng)的時域分析、控制系統(tǒng)的時域分析實驗實驗2、控制系統(tǒng)的頻域分析和穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的頻域分析和穩(wěn)定性分析拓展實驗：基于拓展實驗：基于Simulink的控制系統(tǒng)建模與仿真的控制系統(tǒng)建模與仿真河南理工大學機械學院一、實驗要求一、實驗要求l學會用學會用Matlab進行控制系統(tǒng)的時域分析進行控制系統(tǒng)的時域分析二、實驗目的二、實驗目的l1掌握控制系統(tǒng)的時域分析方法

2、。掌握控制系統(tǒng)的時域分析方法。三、實驗裝置：三、實驗裝置：Matlab軟件。軟件。實驗實驗1、控制系統(tǒng)的時域分析、控制系統(tǒng)的時域分析河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院clear allnum=3,2,5,4,6;den=1,3,4,2,7,2;sys=tf(num,den);step(num,den)z,p,k = tf2zp(num,den)pzmap(sys)%p=pole(sys)%z=zero(sys)%p,z=pzmap(sys)p=roots(den);河南理工大學機械學院clear allwn=6;kosi=0.1,0.2,0.707,1.0,2.0;hold onfor

3、kos=kosinum=wn.2;den=1,2*kos*wn,wn.2;step(num,den)%impulse(num,den)end河南理工大學機械學院G1=tf(1 2 4,1 10 5 4);G2=tf(3 2,2 7 2);impulse(G1,ro,G2,b*)河南理工大學機械學院250( )0.05(1 50 )50G sssP115和p99頁的例3，第三章 例 已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：求系統(tǒng)在時間常數(shù)不同取值時的單位脈沖響應、單位階躍響應和任意輸入響應。河南理工大學機械學院%program 1 clear all;t=0:0.01:0.8;%nG=50;tao=0;dG=0.

4、05 1+50*tao 50;G1=tf(nG,dG);tao=0.0125;dG=0.05 1+50*tao 50;G2=tf(nG,dG);tao=0.025;dG=0.05 1+50*tao 50;G3=tf(nG,dG)%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);%subplot(121),plot(T,y1,-,T,y2,-.,T,y3,-)legend(tao=0,tao=0.0125,tao=0.025)xl

5、abel(t(sec),ylabel(x(t);grid on;subplot(122),plot(T,y1a,-,T,y2a,-.,T,y3a,-)legend(tao=0,tao=0.0125,tao=0.025)grid on;xlabel(t(sec),ylabel(x(t);系統(tǒng)在時間常數(shù)不同取值時的單位脈沖響應、單位階躍響應河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院%program 2clear all;t=0:0.01:1;u=sin(2*pi.*t);%tao=0.025;nG=50;dG=0.05 1+50*tao 50;G=tf(nG,dG);%y=lsim(G,u,t);%

6、plot(t,u,-.,t,y,-,t,u-y,-.,linewidth,1)legend(u(t),xo(t),e(t)grid;xlabel(t(sec),ylabel(x(t);求任意輸入函數(shù) 如sin()下的該系統(tǒng)響應曲線和誤差曲線河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院50(0.051)ss 1sXi（s）Xo（s）課本p99，求該隨動系統(tǒng)的時間響應瞬態(tài)性能指標（上升時間、峰值時間、調(diào)整時間、超調(diào)量）250( )0.05(1 50 )50G sss則系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：河南理工大學機械學院 close all; % t=0:0.001:1; % yss=1;dta=0.02; % n

7、G=50; tao=0;dG=0.05 1+50*tao 50;G1=tf(nG,dG); tao=0.0125;dG=0.05 1+50*tao 50;G2=tf(nG,dG); tao=0.025;dG=0.05 1+50*tao 50;G3=tf(nG,dG); y1 T=step(G1,t); y2 T=step(G2,t); y3 T=step(G3,t); % plot(T,y1,-,T,y2,-.,T,y3,-) legend(tao=0,tao=0.0125,tao=0.025) grid on;xlabel(t(sec),ylabel(x(t);河南理工大學機械學院 r=1;

8、while y1(r)1-dta & y1(s)1+dta;s=s-1;end ts1=(s-1)*0.001; % r=1;while y2(r)1-dta &y3(s)1+dta;s=s-1;end ts2=(s-1)*0.001; % r=1;while y3(r)1-dta & y3(s)1+dta;s=s-1;end ts3=(s-1)*0.001; % tr1 tp1 mp1 ts1;tr2 tp2 mp2 ts2;tr3 tp3 mp3 ts3 河南理工大學機械學院結果ans = 0.0640 0.1050 0.3509 0.3530 0.0780 0.1160 0.1523 0

9、.2500 0.1070 0.1410 0.0415 0.1880上升時間峰值時間最大超調(diào)量調(diào)整時間河南理工大學機械學院一、實驗要求一、實驗要求l學會用學會用Matlab進行控制系統(tǒng)的頻域分析和穩(wěn)定進行控制系統(tǒng)的頻域分析和穩(wěn)定性分析性分析二、實驗目的二、實驗目的l1掌握控制系統(tǒng)的頻域分析方法和穩(wěn)定性分析掌握控制系統(tǒng)的頻域分析方法和穩(wěn)定性分析方法。方法。三、實驗裝置：三、實驗裝置：Matlab軟件。軟件。實驗實驗2、控制系統(tǒng)的頻域分析和穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的頻域分析和穩(wěn)定性分析河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院clear allnum=8 0.8;d

10、en=1 5 20 19 15 0;sys=tf(num,den);S=allmargin(sys);S.GainMargin 20 * log10(S.GainMargin) S.GMFrequency S.PhaseMargin S.PMFrequency 河南理工大學機械學院clear allnum=2 5 1;den=1 2 3;G=tf(num,den);nyquist(G)%bode(G)河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院clf %Clear current figure windowtt=Sco

11、peData.time; %time data to tt;xx=ScopeData.signals.values; %values to xx;plot(tt,xx,r,linewidth,2)xlabel(t),ylabel(c(t) 河南理工大學機械學院數(shù)控直線運動工作臺位置控制系統(tǒng)課本118頁求Kb=5,10,40時，系統(tǒng)的單位階躍響應曲線和系統(tǒng)的單位階躍干擾響應曲線。110sbKXi(s)Xo(s)101s2E(s)Ua(s)ML(s)(s)(s)B(s)M(s)220( )( )1( )1020bibKG sG sG sssK2011( )*10* *210(10)bbKG sKs

12、ss s( ) 1H s 112( )* *210(10)G ssss s( ) 10bH sK2( )2( )1( )( )1020ibG sG sG s H sssK河南理工大學機械學院 close all; % t=0:0.001:1; % yss=1;dta=0.02; % kb=5; nG=20*kb;dG=1 10,20*kb;G1=tf(nG,dG); kb=10; nG=20*kb;dG=1 10,20*kb;G2=tf(nG,dG); kb=40; nG=20*kb;dG=1 10,20*kb;G3=tf(nG,dG); y1 T=step(G1,t); y2 T=step(

13、G2,t); y3 T=step(G3,t); % subplot(121);plot(T,y1,-,T,y2,-.,T,y3,-) legend(kb=5,kb=10,kb=40) grid on;xlabel(t(sec),ylabel(xo(t); % kb=5; nG=2;dG=1 10,20*kb;G4=tf(nG,dG); kb=10; nG=2;dG=1 10,20*kb;G5=tf(nG,dG); kb=40; nG=2;dG=1 10,20*kb;G6=tf(nG,dG); y4 T=step(G4,t); y5 T=step(G5,t); y6 T=step(G6,t);

14、% subplot(122);plot(T,-y4,-,T,-y5,-.,T,-y6,-) legend(kb=5,kb=10,kb=40) grid on;xlabel(t(sec),ylabel(xoN(t);河南理工大學機械學院 r=1;while y1(r)1-dta & y1(s)1+dta;s=s-1;end ts1=(s-1)*0.001; % r=1;while y2(r)1-dta &y3(s)1+dta;s=s-1;end ts2=(s-1)*0.001; % r=1;while y3(r)1-dta & y3(s)1+dta;s=s-1;end ts3=(s-1)*0.0

15、01; %輸出時間響應和單位階躍干擾響應最大值 tr1 tp1 mp1 ts1;tr2 tp2 mp2 ts2;tr3 tp3 mp3 ts3 min(-y4) min(-y5) min(-y6)河南理工大學機械學院河南理工大學機械學院ans = 0.2420 0.3630 0.1630 0.8070 0.1470 0.2370 0.3050 0.6110 0.0630 0.1130 0.5688 0.7120ans = -0.0233 -0.0131 -0.0039河南理工大學機械學院課本193頁 穩(wěn)定性分析bKXi(s)Xo(s)20000.2200s1s2E(s)Ua(s)ML(s)(s)(s)B(s)M(s)20.22000.22002000sss系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為24000( )(0.22002000)bKKGssss河南理工大學機械學院clear allclfkb