機械控制工程基礎實驗課實驗報告

2021-08-04 05:11:58 字數 2217 閱讀 5058

試驗一數學模型的matlab描述

一、實驗目的

掌握malab中數學模型的三種表現形式

掌握三種模型之間的轉換方法

掌握複雜傳遞函式的求取方法

了解複雜系統表現形式及建模方法

二、實驗要求

在matlab中實現三種數學模型的描述

實現三種數學模型之間的轉換

寫出試驗報告

三、實驗內容

matlab中數學模型主要有三種形式:傳遞函式分子/分母多項式、傳遞函式零極點增益模型和狀態空間模型。它們各有特點,有時需要在各種模型之間進行轉換。

(1)已知系統傳遞函式

問題1:在matlab中表示出該模型。

問題2:將其轉換成零極點增益型。

(2)已知系統的傳遞函式

問題1:在matlab中表示出該模型。

問題2:將其轉換成狀態空間型。

3、已知連續系統∑(a,b,c,d)的係數矩陣是:

,,,問題1:在matlab中表示出該模型。

問題2:將其轉換成分子分母多項式型。

4、用matlab表示傳遞函式為

的系統試驗二利用matlab分析時間響應

一、 實驗目的

掌握impulse函式、step函式和lsim函式的用法

掌握利用三種函式求解系統的時間響應

掌握matlab中系統時域效能指標的求解方法

了解simulink中系統動態模型的建立方法

二、 實驗要求

用impulse、step和lsim函式對線形連續系統的時間響應進行**計算。

在對系統進行單位階躍響應的基礎上,求取系統時域效能指標。

寫出試驗報告。

三、 實驗內容

(1)impulse函式、step函式和lsim函式的說明

impulse函式step函式

lsim函式

(2)求系統二階系統的單位脈衝響應、單位階躍響應、正弦()響應。

(3)求系統的時間響應

有一位置隨動系統,其方框圖如上圖,該系統的傳遞函式

求系統在時間常數時的單位階躍響應;

(3)求系統的瞬態效能指標

在(2)中求出系統得單位階躍響應後,求出系統的上公升時間、峰值時間、最大超調量和調整時間等效能指標。

試驗三利用matlab分析頻率特性

一、 實驗目的

掌握nyquist函式、bode函式的用法

掌握nyquist圖、bode圖的繪製方法

掌握matlab中系統的頻域特徵量的求解方法

二、實驗要求

用nyquist函式繪製系統的nyquist圖。

用bode函式繪製系統的bode圖。

用matlab求系統的頻域特徵量。

寫出試驗報告

三、實驗內容

1、用matlab繪製nyquist圖

用matlab繪製傳遞函式為

的系統的nyqist圖。

2、用matlab繪製bode圖

用matlab繪製傳遞函式為

的系統的bode圖。

3、用matlab求系統的頻域特徵量

對於傳遞函式為

的系統,用bode函式求得不同頻率下,系統得幅頻特性,從而根據定義計算出系統的頻域特徵量。

試驗四利用matlab分析系統穩定性

一、實驗目的

掌握roots函式、margin函式的用法

掌握matlab中系統特徵根的求解方法

掌握matlab中系統穩定性的判定方法

二、實驗要求

用roots函式求解系統特徵方程的特徵根並判定系統的穩定性。

用margin函式求出系統的幅值裕度、相位裕度、幅值穿越頻率和相位穿越頻率,並判定系統的相對穩定性。

寫出試驗報告

三、實驗內容

1、 利用matlab求系統的特徵根

(1)設系統的特徵方程為

用matlab的roots函式求出系統的所有的特徵根,從而判定系統是否穩定。

(2) 設系統特徵方程為,試計算特徵根並判別該系統的穩定性。

2、 利用matlab分析系統的相對穩定性

(1) 已知某系統開環傳遞函式為,試用bode圖法判斷閉環系統的穩定性,並用階躍響應曲線驗證。

(2) 已知控制系統的開環傳遞函式為

應用margin函式求k=10及k=100其幅值裕度、相位裕度、幅值穿越頻率和相位穿越頻率,從而判斷系統穩定性的變化。

(3)已知某系統開環傳遞函式為,試用bode圖法判斷閉環系統的穩定性,並用階躍響應曲線驗證。

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