機(jī)電系統(tǒng)仿真技術(shù)試題

機(jī)電系統(tǒng)仿真技術(shù)試題姓名：劉麗歡學(xué)號(hào)：080202061009專業(yè)：機(jī)械電子工程：一、用MATLB指令求解以下各題求的特征值和特征向量。>>A=[1,6;3,5];>>[V,D]=eig(A)V=-0.9125-0.66760.4092-0.7445D=-1.6904007.6904求的特征多項(xiàng)式。>>B=[2,5;7,3]B=2573>>C=poly(B)C=-5.0000-29.0000該矩陣的特征多項(xiàng)式為，求其約旦標(biāo)準(zhǔn)形。>>E=[112;013;002];C=jordan(E)C=200011001E的約旦標(biāo)準(zhǔn)形是求遞推方程的通解。>>f=maple('rsolve(f(n)=-3*f(n-1)-4*f(n-2),f(n))');disp('f(n)='),disp(f)functionwork22(n,i,j)symsabA=ones(n)fora=1:nforb=1:nif(a+b)==(i+j)A(a,b)=0;endendenddisp(A)f(n)=(3/7*i*f(1)*7^(1/2)+f(1)+1/7*i*f(0)*7^(1/2)+3*f(0))*(-8/(3-i*7^(1/2)))^n/(3-i*7^(1/2))-1/7*i*7^(1/2)*(3*f(1)+i*f(1)*7^(1/2)+f(0)+3*i*f(0)*7^(1/2))*(-8/(3+i*7^(1/2)))^n/(3+i*7^(1/2))求定積分>>symsx;f=exp(-x^2/2);a=int(f,-15,15);an=a/(2*pi)^0.5an=完成以下各個(gè)程序段1.求1000以內(nèi)的質(zhì)數(shù)。>>forn=1:1000a=primes(n);end>>a%即可列出所有1000內(nèi)的質(zhì)數(shù)2.編寫一個(gè)函數(shù)文件，其輸入量為n，i，j，實(shí)現(xiàn)以下功能：生成一個(gè)階的全1陣，使其〔i，j〕位置的反斜行變?yōu)?。functionc=ccc(n,i,j)if(n<=1)||(i<1)||(i>n)||(j<1)||(j>n)error('Inputmustben>11=<i,j<=n')enda=1*ones(n,n)ifi+j<=n+1whilei~=1i=i-1;j=j+1;end;whilej~=1a(i,j)=0;i=i+1;j=j-1;a(i,j)=0;end;elsewhilej~=ni=i-1;j=j+1;end;whilei~=na(i,j)=0;i=i+1;j=j-1;a(i,j)=0;end;endc=a開環(huán)系統(tǒng)，繪制系統(tǒng)的Bode圖，并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，求閉環(huán)系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)。>>num=50;den=[13-10];figure(1);margin(num,den);grid;[numc,denc]=cloop(num,den);figure(2);impulse(numc,denc);grid;Bode圖單位脈沖響應(yīng)開環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡，并分析其穩(wěn)定性。>>clear>>num=[12];den=[1822249];rlocus(num,den);根軌跡系統(tǒng)要求用鼠標(biāo)輸入要標(biāo)示增益和相應(yīng)得閉環(huán)極點(diǎn)的根軌跡上的點(diǎn)，執(zhí)行后得到如下結(jié)果：Selectapointinthegraphicswindowselected_point=0.0083-3.1522ik=55.6381p=-5.98660.0023+3.1553i0.0023-3.1553i-2.0180這里利用rlocfind〔〕函數(shù)來找出根軌跡與虛軸的交點(diǎn)，并求得交點(diǎn)處k=55.6381，也就是說，當(dāng)k＜55.6381時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，當(dāng)k＞55.6381時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定五、對(duì)下面系統(tǒng)進(jìn)行分析：，K=1.5畫出系統(tǒng)的Bode圖，求增益裕量，相角裕量。畫出閉環(huán)系統(tǒng)Bode圖，求系統(tǒng)帶寬和諧振峰值。求系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，系統(tǒng)的最大超調(diào)、穩(wěn)態(tài)誤差、過渡時(shí)間。K取多大值時(shí)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。1〕>>num=1.5;den=[1320];figure(1);margin(num,den);%即可畫出開環(huán)Bode圖由圖可知,增益裕量為12dB，相角裕量為41.5deg.開環(huán)Bode圖2〕num=1.5;den=[1320];[numc,denc]=cloop(num,den);figure(5);margin(numc,denc);%由圖可知系統(tǒng)帶寬為:1.07rad/sec(-3dB時(shí));諧振峰值為:3.08dB;3〕num=1.5;den=[1320];t=0:0.1:30;[numc,denc]=cloop(num,den);figure(53);[y,x]=step(numc,denc,t);step(numc,denc,t);grid;mp=max(y)-1ts=spline(y,t,0.95*1)e=step(numc,denc)-1階躍響應(yīng)曲線最大超調(diào)mp=0.2783過渡時(shí)間ts=9.9251S穩(wěn)態(tài)誤差e=-0.00084〕symsKK0K0=0;forK=1.5:0.1:100num=K;den=[1320];[numcdenc]=cloop(num,den);[z,p,K]=tf2zp(numc,denc);ii=find(real(p)>0);n1=length(ii);if(n1>0)K0=K;breakendendif(n1>0)disp('TheUnstableK0is')disp(K0)elsedisp('donotfindtheK0')endTheUnstableK0is6.1000即當(dāng)K為6.1時(shí)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。六、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械振動(dòng)是一個(gè)二位自由度問題，有兩塊物體，第一塊物體通過彈簧和阻尼器與一固定墻面相連，在兩物體之間也有彈簧和阻尼器相連，一個(gè)按正弦規(guī)律變化的力作用在第二快物體上。求這兩塊物體的力和速度。該運(yùn)動(dòng)方程的參數(shù)如下：，F(xiàn)=100；建立系統(tǒng)模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。繪制兩個(gè)位置和速度對(duì)應(yīng)時(shí)間變化曲線。利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，以第二塊物體為研究對(duì)象，建立力平衡方程如下：令，那么有：，F(xiàn)=100M文件MECHSYS.Mfunctionxdot=mechsys(t,x)F1=100sin(20t);M2=20;C2=120;K2=200;xdot=[x(4);1/M2*(F1-C2*x(4)-K2*x(3)]％仿真t0=0;tfinal=3;x0=[0,0];tol=0.001;trace=0;[t,x]=ode23('mechsys',t0,tfinal,x0,tol,trace);subplot(211);plot(t,x);title('timeresponcseofmechanicaltranslationsystem');xlable('time/sec');text(2,1.2,'displacement');text(2,0.2,'velocity');利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，以第一塊物體為研究對(duì)象，建立力平衡方程如下：令，那么有：，M文件MECHSYS.Mfunctionxdot=mechsys(t,x)M1=10;C1=C2=120;K1=1000；K2=200;xdot=[x(6);1/M1*(K2*x(3+)C2*X(4)-K1*x(5)-C1*x(6)]仿真t0=0;tfinal=3;x0=[0,0];tol=0.001;trace=0;[t,x]=ode23('mechsys',t0,tfinal,x0,tol,trace);subplot(211);plot(t,x);title('timeresponcseofmechanicaltranslationsystem');xlable('time/sec');text(2,1.2,'displacement');text(2,0.2,'velocity');兩個(gè)位置位移和速度曲線兩個(gè)速度的時(shí)間變化曲線兩個(gè)位置隨時(shí)間變化曲線七、建立起下面各個(gè)框圖給定的控制系統(tǒng)Simulink模型，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行仿真分析，繪制階躍輸入為1，2時(shí)的輸出曲線。(a)(b)a)當(dāng)階躍輸入為1時(shí)的輸出曲線為:2.當(dāng)階躍輸入為2時(shí)的輸出曲線為:b)1.當(dāng)階躍輸入為1時(shí)的輸出曲線為:2.當(dāng)階躍輸入為1時(shí)的輸出曲線為:八、對(duì)以下圖進(jìn)行仿真分析，并令，，作出相平面曲線，選擇，，。當(dāng)r=0，時(shí)九、試用MATLAB來求解相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶋H問題，比方可以是機(jī)械原理設(shè)計(jì)、振動(dòng)例題、高等物理問題等等，給出原問題的具體描述，以及MATLAB求解過程?！?5分〕a)空間布局圖 b)俯視圖圖Stewart平臺(tái)六維力傳感器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖a)空間布局圖 b)俯視圖圖Stewart平臺(tái)六維力傳感器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖在XOY平面內(nèi)，以初始X軸正方向起，在外載力為恒值300公斤情況下，以每步5度的變化轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，所對(duì)應(yīng)的六維傳感器的六個(gè)分支的應(yīng)力變化曲線如下：程序如下：％以下繪制在各種情況下的傳感器分支應(yīng)力曲線圖，％首先在XOY平面內(nèi)，F(xiàn)=5000公斤時(shí)，沿初始X向，以每步5度轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)對(duì)應(yīng)各力％變化曲線編程求解如下：>>f=5000;>>f1=c(1,1)*f*cos(t)+c(1,2)*f*sin(t);>>f2=c(2,1)*f*cos(t)+c(2,2)*f*sin(t);>>f3=c(3,1)*f*cos(t)+c(3,2)*f*sin(t);>>f4=c(4,1)*f*cos(t)+c(4,2)*f*sin(t);>>f5=-c(5,1)*f*cos(t)+c(5,2)*f*sin(t);>>f6=-c(6,1)*f*cos(t)+c(6,2)*f*sin(t);>>polt(t,f1,'-r',t,f2,'-b',t,f3,'-g',t,f4,'-y',t,f5,'-c',t,f6,'-k');>>grid>>legend('f1','f2','f3','f4','f5','f6');>>xlabel('角度0-2*pi')>>ylabel('應(yīng)力〔公斤〕')>>title('在X0Y平面方向使力〔F＝5000公斤〕,各分支應(yīng)力變化曲線圖’)令F＝－5000公斤，可得到外負(fù)載反向時(shí)％變化曲線編程求解如下：>>f=－5000;>>f1=c(1,1)*f*cos(t)+c(1,2)*f*sin(t);>>f2=c(2,1)*f*cos(t)+c(2,2)*f*sin(t);>>f3=c(3,1)*f*cos(t)+c(3,2)*f*sin(t);>>f4=c(4,1)*f*cos(t)+c(4,2)*f*sin(t);>>f5=-c(5,1)*f*cos(t)+c(5,2)*f*sin(t);>>f6=-c(6,1)*f*cos(t)+c(6,2)*f*sin(t);>>polt(t,f1,'-r',t,f2,'-b',t,f3,'-g',t,f4,'-y',t,f5,'-c',t,f6,'-k');>>grid>>legend('f1','f2','f3','f4','f5','f6');>>xlabel('角度0-2*pi')>>