哈工大機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)實驗報告一

姓名：王鑫學(xué)號：1120830112課程名稱：機(jī)電系統(tǒng)控制根底實驗實驗序號：實驗一實驗日期：實驗室名稱：機(jī)電系統(tǒng)控制根底實驗室同組人：實驗成績：總成績：教師評語： 教師簽字： 年月日實驗一機(jī)電系統(tǒng)控制根底原理性仿真實驗1.1實驗?zāi)康耐ㄟ^仿真實驗，掌握在典型鼓勵作用下典型機(jī)電控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)特性，分析系統(tǒng)開環(huán)增益、系統(tǒng)阻尼、系統(tǒng)剛度、負(fù)載、無阻尼自振頻率等機(jī)電參數(shù)對響應(yīng)、超調(diào)量、峰值時間、調(diào)整時間、以及穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差的影響；掌握系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的各參數(shù)辨識方法，最后，學(xué)會使用matlab軟件對機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真，加深理解系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性與系統(tǒng)各參數(shù)的關(guān)系。1.2系統(tǒng)典型輸入的響應(yīng)實驗1.2.1實驗原理1．一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)慣性環(huán)節(jié)〔一階系統(tǒng)〕單位脈沖響應(yīng)simulink實現(xiàn)圖，如圖1-1所示可觀測到輸出曲線(b)輸入、輸出曲線均可觀測到圖1-1慣性環(huán)節(jié)〔一階系統(tǒng)〕單位脈沖響應(yīng)simulink實現(xiàn)圖2．一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)simulink實現(xiàn)圖如圖1-2所示。圖1-2一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)simulink實現(xiàn)圖3．二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)simulink實現(xiàn)圖，如圖1-3所示。圖1-3二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)simulink實現(xiàn)圖4．二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)實驗simulink實現(xiàn)圖如圖1-4所示。圖1-4二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)實驗simulink實現(xiàn)圖如圖1-4所示1.2.2實驗內(nèi)容一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)的輸入與輸出輸入信號參數(shù)如圖2-1所示，其輸入曲線如2-2所示圖2-1輸入信號參數(shù)圖2-2輸入信號曲線相應(yīng)的輸出曲線如圖2-3所示，可見輸出信號在脈沖階段有響應(yīng)，脈沖結(jié)束后無響應(yīng)。圖2-3輸出信號曲線一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的輸入與輸出輸入信號參數(shù)如圖2-4所示，其輸入曲線如2-5所示圖2-4單位階躍響應(yīng)輸入信號參數(shù)圖2-5單位階躍響應(yīng)輸入信號曲線相應(yīng)的輸出曲線如圖2-6所示?？梢娝且粭l指數(shù)曲線，當(dāng)時間t=3-4s時，輸出量接近其穩(wěn)態(tài)值。圖2-6單位階躍響應(yīng)輸入信號曲線當(dāng)系統(tǒng)增益由1變?yōu)?時，輸出仍是一條指數(shù)曲線，當(dāng)時間t=3-4s時，輸出量接近其穩(wěn)態(tài)值，即為振幅，如圖2-7所示。再將其系統(tǒng)增益增加至20，輸出曲線如圖2-8所示。二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的輸入與輸出。二階系統(tǒng)單位階躍輸入?yún)?shù)及曲線同一階系統(tǒng)。當(dāng)振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比z=0，=1時的輸出入下列圖所示?？梢娖漭敵鰹榈确袷幍恼也?。振幅為單位階躍的階躍值。將z增大為0.2時的輸出曲線如下列圖所示，可見其開始發(fā)生震蕩，最后逐漸接近平衡值，即為單位階躍的階躍值。當(dāng)=5時輸出曲線如下列圖所示，可見其開始發(fā)生劇烈震蕩然后逐步到達(dá)平衡值，最大超調(diào)量較大。將z增大為0.5時的，可見其開始發(fā)生震蕩，震蕩較z=0.2時當(dāng)=5時輸出曲線如下列圖所示，可見其初始依然有震蕩，但震蕩幅度無z=0.2時劇烈，最大超調(diào)量劍俠，切調(diào)整時間降低。繼續(xù)將z增大至0.7時的輸出曲線如下列圖所示，較z=0.5平穩(wěn)，而且更快到達(dá)平衡值，即為單位階躍的階躍值。當(dāng)=5時輸出曲線如下列圖所示，可見其依然有震蕩，震蕩幅度較z=0.5更小，即為最大超調(diào)量進(jìn)一步降低，到達(dá)平衡狀態(tài)的速度也較快，即為調(diào)整時間降低，系統(tǒng)到達(dá)平衡狀態(tài)的速度更快。當(dāng)增大z至1時的輸出曲線如下列圖所示，系統(tǒng)無震蕩，直接到達(dá)平衡值。繼續(xù)增大z依然沒有震蕩。當(dāng)=5時輸出曲線如下列圖所示，可見其無震蕩，直接到達(dá)平衡狀態(tài)，且調(diào)整時間更短，更快到達(dá)平衡狀態(tài)。當(dāng)增大z至1.2時的輸出曲線如下列圖所示，系統(tǒng)無震蕩，直接到達(dá)平衡值。繼續(xù)增大z依然沒有震蕩。但到達(dá)平衡狀態(tài)的時間顯著增加。1.2.3實驗規(guī)律總結(jié)對于一階系統(tǒng)，增大系統(tǒng)增益，上升時間根本不變，平衡狀態(tài)增大，都是接近于系統(tǒng)增益；對于二階系統(tǒng)z增大時上升時間和峰值時間變化較小，調(diào)整時間那么隨z的增大而減小，最大超調(diào)量減小；二階系統(tǒng)增大時上升時間減小，最大超調(diào)量不隨的變化而變化。1.3實驗體