机电控制系统仿真实验报告.docx
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机电控制系统仿真实验报告
科技学院
ScienceandTechnologyCollege
上机调试报告
课程名称：
机电控制系统仿真
指导教师：
专业班级：
姓名：
学号：
成绩：
2012年12月
第一次上机：
MATLAB语言基础
1.1问题描述
本次上机共进行了3个问题的调试，分别是：
1命令窗口中矩阵的定义与常用矩阵的生成；
2矩阵的运算；
3二维图形的绘制
4多项式根的求解与反求
5循环语句的应用
1.2程序编制
对应于问题①的程序如下：
a=ones（3,2）
b=ones（3）
v=[1,2,3,4]
a=diag（v）
a=rand（3,2）
a=1;b=2;c=3;x=[5bc;a*ba+cc/b]
a=linspace（1,10,10）
a=eye（3,2）
b=eye（3）
a=zeros（3,2）
b=zeros（3）
对应于问题②的程序如下：
a=[123;456;235];b=inv（a）
c=det（a）
d=rank（a）
a=[123;345];[m,n]=size（a）
length（A）=max（size（A））
a=[123;456]'
a1=[123;456].'
b=[1+2i2-7i]'
b2=[1+2i2-7i].'
对应于问题③的程序如下：
xlabel（'time/s'）
ylabel（'amplitude/1'）
axis（[0,6.28,-1.5,1.5]）
figure
（2）
subplot（2,1,1）
plot（t,y2）
xlabel（'time/s'）
ylabel（'amplitude/1'）
axis（[0,6.28,-1.5,1.5]）
subplot（2,1,2）
plot（t,y3）
xlabel（'time/s'）
ylabel（'amplitude/1'）
axis（[0,6.28,-1.5,1.5]）
t=0:
0.01:
2*pi;
y=sin（t）;
y1=sin（t+0.5*pi）;
y2=cos（t）;
y3=cos（t+0.5*pi）;
figure
（1）
subplot（1,2,1）
plot（t,y）
xlabel（'time/s'）
ylabel（'amplitude/1'）
axis（[0,6.28,-1.5,1.5]）
subplot（1,2,2）
plot（t,y1）
对应于问题④的程序如下：
p=[1-12025116];a=roots（p）
r=[11.7473,2.7028,-1.2251+1.4672i,-1.2251-1.4672i];
p=poly（r）
a=[123];b=[12];c=conv（a,b）
对应于问题⑤的程序如下：
A=zeros（9）;
fori=1:
1:
9
forj=1:
1:
9
a（i,j）=i*j;
ifia（i,j）=0
end
end
end
1.3运行结果
对应于问题①，运行程序后得到结果如下：
对应于问题②，运行程序后得到结果如下：
对应于问题③，运行程序后得到结果如下：
对应于问题④，运行程序后得到结果如下：
a=
11.7473
2.7028
-1.2251+1.4672i
-1.2251-1.4672i
p=1.0000-11.9999-0.001525.0012116.0023
c=1476
对应于问题⑤，运行程序后得到结果如下：
第二次上机：
MATLAB的符号运算
2.1问题描述
本次上机共进行了5个问题的调试，分别是：
1命令窗口中符号矩阵的定义；
2命令窗口中符号矩阵的修改；
3计算不定积分
4拉氏变换和反拉氏变换
5方程求解
6用matlab表示传递函数
2.2程序编制
对应于问题①的程序如下：
A=sym（'[a,2*b;3*a,0]'）
B=['[a,2*b]';'[3*a,0]']
对应于问题②的程序如下：
A1=subs（A,'b','c'）
A1（2,2）='4*b'
对应于问题③的程序如下：
m=int（int（'x*exp（-x*y）','x'）,'y'）
对应于问题④的程序如下：
n=laplace（m）
k=ilaplace（n）
对应于问题⑤的程序如下：
f='a*x^2+b*x+c';solve（f）%方程f=ax2+bx+c求解
f='a*x^2+b*x+c';solve（f,'b'）%指定求解变量为b
对应于问题⑤的程序如下：
num=[1,1];den=[1,2,1];%传递函数分子分母系数（降幂排列）
G=tf（num,den）
2.3运行结果
对应于问题①，运行程序后得到结果如下：
B=
[a,2*b]
[3*a,0]
A=
[a,2*b]
[3*a,0]
对应于问题②，运行程序后得到结果如下：
A1=
[a,2*（c）]
[3*a,4*b]
A1=
[a,2*（c）]
[3*a,0]
对应于问题③，运行程序后得到结果如下：
m=
1/y*exp（-x*y）
对应于问题④，运行程序后得到结果如下：
n=k=
1/y/（s+y）1/y*exp（-y*t）
对应于问题⑤，运行程序后得到结果如下：
ans=
1/2/a*（-b+（b^2-4*a*c）^（1/2））
1/2/a*（-b-（b^2-4*a*c）^（1/2））
对应于问题⑥，运行程序后得到结果如下：
Transferfunction:
s+1
-------------
s^2+2s+1
第三次上机：
控制系统的MATLAB分析
3.1问题描述
本次上机共进行了8个问题的调试，分别是：
1系统传递函数的求解；
2带反馈的传递函数系统阶跃响应和单位脉冲响应求解；
3阻尼比变化时的阶跃响应求解
4系数变化时的系统阶跃响应求解
5输入为任意函数的系统响应求解
6判定系统稳定性
7典型环节的波德（Bode）图绘制
8奈奎斯特图的绘制
3.2程序编制
对应于问题①的程序如下：
symstsrRcC;
r=1*sym（'heaviside（t）'）+t*sym（'heaviside（t）'）;
c=t+0.9-0.9*exp（-10*t）;
R=laplace（r）;
C=laplace（c）;
G0=C/R;
G=factor（G0）
对应于问题②的程序如下：
num=[20];
den=[1836400];
sys1=tf（num,den）;
sys=feedback（sys1,1）;
t=0:
0.1:
10;
y=step（sys,t）;
plot（t,y）
%dc=dcgain（numc,denc）
dc=dcgain（sys）
num=[20];
den=[1836400];
sys1=tf（num,den）;
sys=feedback（sys1,1）;
t=0:
0.1:
10;
y=impulse（sys,t）;
plot（t,y）
num=1;t=0:
0.1:
19.9
forbc=0.1:
0.1:
1
den=[1,2*bc,1];
sys=tf（num,den）;
i=i+1;
step（sys,t）
holdon
end
对应于问题③的程序如下：
对应于问题④的程序如下：
num=1;den=conv（conv（[10],[0.51]）,[4,1]）;
rangek=[1.4,2.3,3.5];
t=linspace（0,20,200）';
forj=1:
3
s1=tf（num*rangek（j）,den）;
sys=feedback（s1,1）;
y（:
j）=step（sys,t）;
end
plot（t,y（:
1:
3））,grid
gtext（'k=1.4'）,gtext（'k=2.3'）;gtext（'k=3.5'）
对应于问题⑤的程序如下：
对应于问题⑥的程序如下：
holdon;
plot（t,u,':
'）;
clear
P=[12345];
roots（P）
num=1;den=[11];sys=tf（num,den）;
t=0:
0.01:
10;
u=sin（2*t）;
lsim（sys,u,t）;
holdon;
%固有频率为1，阻尼比0.1的振荡环节
num=[1];
den=[10.01];
sys2=tf（num,den）;
figure（3）
bode（sys2）
%惯性环节
num=[1];
den=[11];
figure
（2）
sys1=tf（num,den）;
bode（sys1）
%积分环节
num=[1];
den=[10];
sys=tf（num,den）;
figure
（1）
bode（sys）
对应于问题⑦的程序如下：
sys=tf（num3,den3）;
figure
（1）
nyquist（sys）;
title（'nyquistplot'）
figure
（2）%绘制冲击响应曲线验证判断
[numc,denc]=cloop（num3,den3）;
impulse（numc,denc）
num1=[16.70];
den1=conv（[0.851],conv（[0.251],[0.06251]））;
[num2,den2]=cloop（num1,den1）;
num3=10*num2;
den3=den2;
[z,p,k]=tf2zp（num3,den3）;
%P=num3+den3;%roots（P）
对应于问题⑧的程序如下：
3.3运行结果
对应于问题①，运行程序后得到结果如下：
对应于问题②，运行程序后得到结果如下：
对应于问题③，运行程序后得到结果如下：
对应于问题④，运行程序后得到结果如下：
对应于问题⑤，运行程序后得到结果如下：
对应于问题⑥，运行程序后得到结果如下：
对应于问题⑦，运行程序后得到结果如下：
对应于问题⑧，运行程序后得到结果如下：
第四次上机：
控制系统的Simulink仿真
4.1问题描述
本次上机共进行了1个问题的调试：
带单位响应的阶跃响应模型建立与验证。
4.2程序编制
模型建立如下：
“StartSimulation”之后，双击“Scope”的下图：
“Command”验证程序及结果如下：
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