《机械工程控制基础》课程设计MATLAB软件基本操作.docx

1、机械工程控制基础课程设计MATLAB软件基本操作重 庆 交 通 大 学学 生 实 验 报 告实验课程名称 机械工程控制基础 开课实验室 交通装备与制造工程实训中心 学院 机电与汽车工程学院 年级 2012专业班 机械电子工程（2） 开 课 时 间 2014 至 2015 学年第 一 学期总 成 绩教师签名批改日期 2015年 1 月实验项目MATLAB软件基本操作实验时间2015年01月实验地点90304实验性质 验证性 设计性 综合性教师评价： 评价教师签名：一：实验目的1、熟悉MATLAB人机界面和基本内容。2、熟悉MATLAB基本操作方法。二：实验主要内容及过程1.进入MATLAB操作环

2、境和执行MATLAB的命令与程序。在MATLAB的命令窗口打入MATLAB命令和函数，回车后立即执行该命令。在命令窗口修改程序不方便。程序较长时，应打开一个新文件，在新文件内编写和修改程序。然后为程序命名，并保存在同一子目录下。此后在命令串口打入程序名并回车，就执行改程序。2.Simulink软件包3.Simulink软件包可用来对动态系统进行建模，仿真和分析。Simulink采用模块和图表组成系统的结构图模型。这种图形界面与自动控制原理中的传递函数动态框图非常相似，同时采用类似于电子示波器的模块显示仿真曲线。Simulink使用：1.开启Simulink窗口及模块库2.建立新文件3.复制模块

3、4.模块之间的连接5.选择对象与善处对象6.仿真与显示实验项目MATLAB控制系统工具箱和符号运算工具箱的使用实验时间2015年01月实验地点90304实验性质 验证性 设计性 综合性教师评价： 评价教师签名：一：实验目的1熟悉MATLAB基本操作方法。2学会MATLAB控制系统工具箱和符号运算工具箱的使用3学会用MATLAB对课程中的主要概念，原理，类型，问题进行计算，绘图二：实验主要内容及过程3-5numg=1;deng=1,1,0;numh=1;denh=1;t=0:0.1:20;num,den=feedback(numg,deng,numh,denh,-1);step(num,den,

4、t);3-14（1）p=1 2 1 2 1;roots(p)ans = -1.8832 0.2071 + 0.9783i 0.2071 - 0.9783i-0.5310因为特征根不是全部处于复平面左平面，所以系统不稳定；（2）p=1 2 8 12 20 16 16;roots(p)ans = -0.0000 + 2.0000i -0.0000 - 2.0000i -1.0000 + 1.0000i -1.0000 - 1.0000i 0.0000 + 1.4142i 0.0000 - 1.4142i因为特征根全部位于复平面左平面，所以系统稳定；3-16（a）G1=tf(10,1 1 0);H=

5、tf(10 1,1);GS2=G1/(1+G1*H) Transfer function: 10 s2 + 10 s-s4 + 102 s3 + 111 s2 + 10 s GS=minreal(GS2) Transfer function: 10-s2 + 101 s + 10 P=1 101 10;roots(P)ans = -100.9009 -0.0991因为特征根在复平面左平面，所以该系统稳定；（b）G1=tf(10,1 1 0);H=tf(2 0,1);G2=tf(1 1,1 0);G3=G1/(1+G1*H);GS4=G3*G2/(1+G3*G2) Transfer functi

6、on: 10 s8 + 240 s7 + 660 s6 + 640 s5 + 210 s4-s10 + 44 s9 + 536 s8 + 1164 s7 + 1101 s6 + 640 s5 + 210 s4 GS=minreal(GS4) Transfer function: 10 s + 10-s3 + 21 s2 + 10 s + 10 P=1 21 10 10;roots(P)ans = -20.5368 -0.2316 + 0.6582i -0.2316 - 0.6582i因为特征根在复平面左平面，所以系统稳定。实验项目MATLAB辅助的超前-滞后校正器设计实验时间2015年01月实

7、验地点90304实验性质 验证性 设计性 综合性教师评价： 评价教师签名：一：实验目的1深入了解MATLAB基本操作方法。2加深MATLAB控制系统工具箱和符号运算工具箱的使用技能3掌握用MATLAB对课程中的主要概念，原理，类型，问题进行计算，绘图4掌握MATLAB辅助的超前-滞后校正器设计二：实验主要内容及过程5-9-1K=20;G0S=tf(K,0.5 1 0);margin(G0S);phi=50-18+6a=(1+sin(phi*pi/180)/(1-sin(phi*pi/180)phi = 38a =4.203710*log10(a)ans = 6.2364|G0(jw)|=20*

8、lg10(K)-20*lg10(w)-20*lg10(sqrt(0.5*w)2+1)syms w;s=20*log10(K)-20*log10(w)-20*log10(sqrt(0.5*w)2+1)+6.2364;solve(s) ans = 8.94633286257850635564x,y=bode(G0S,9.0);20*log10(x)ans = -6.3378 T=1/(sqrt(a)*9.0)T = 0.0542 T1=a*TT1 = 0.2278GCS=tf(T1 1,T 1) Transfer function:0.2278 s + 1-0.05419 s + 1 GS=G0S

9、*GCS Transfer function: 4.556 s + 20-0.0271 s3 + 0.5542 s2 + smargin(GS);hold on;margin(G0S);margin(GCS);K=5;GS1=tf(K,1 0);GS2=tf(1,1 1);GS3=tf(1,0.5 1);G0S=GS1*GS2*GS3;margin(G0S);phi=-180+40+12phi = -128mag,phase,w=bode(G0S,0.462 0.464 0.466)mag(:,:,1) = 9.5726mag(:,:,2) = 9.5220mag(:,:,3) = 9.471

10、8phase(:,:,1) = -127.8041phase(:,:,2) = -127.9529phase(:,:,3) = -128.1014w = 0.4620 0.4640 0.466020*log10(mag(:,:,3) =-20*log10(b)；bb=20*log10(mag(:,:,3)bb = 19.5286b=10(-19.5286/20)b = 0.1056wt=0.4660/5wt = 0.0932T=1/(wt*b)T = 101.6282T1=T*bT1 = 10.7296GCS=tf(T1 1,T 1);GS=GCS*G0S;5-5-(9)GS1=tf(50,1

11、 0 0);GS2=tf(0.6 1,4 1);GS=GS1*GS2;bode(GS);title(bode);GS1=tf(50,1 0 0);GS2=tf(0.6 1,4 1);GS=GS1*GS2;nyquist(GS);title(nyquist);5-5-(10)GS1=tf(7.5,1 0);GS2=tf(0.2 1,1);GS3=tf(1 1,1 16 100);GS=GS1*GS2*GS3;bode(GS);GS1=tf(7.5,1 0);GS2=tf(0.2 1,1);GS3=tf(1 1,1 16 100);GS=GS1*GS2*GS3;nyquist(GS);5-13GS

12、1=tf(10,1 0);GS2=tf(0.56 1,0.1 1);GS3=tf(1,1 1);GS4=tf(1,0.028 1);GS=GS1*GS2*GS3*GS4;bode(GS);有bode图可知，该传递函数的相位裕度为46.5；8-3syms s;A=-5 -1;3 -1;B=2;5;C=1 2;I=1 0;0 1;F=inv(s*I-A);G=simple(C*F*B) G = (12*s + 59)/(s2 + 6*s + 8)8-4syms s;A=0 1;-2 -3;I=1 0;0 1;F=inv(s*I-A);G=ilaplace(F);X0=1;-1;XT=G*X0 XT

13、 = 1/exp(t) -1/exp(t)8-14A=1 3 2;0 2 0;0 1 3;B=2 1;1 1;-1 -1;N=size(A);n=N(1);C=ctrb(A,B)rank=rank(C)if rank=n disp(System is controlled)else disp(System is not controlled)endC = 2 1 3 2 5 4 1 1 2 2 4 4 -1 -1 -2 -2 -4 -4rank = 2System is not controlled8-16syms a b c d;A=a 0 0 0;0 b 0 0;0 0 c 0;0 0 0

14、 d;B=0;1;0;1;C=0 0 1 0;D=0;Q=C;C*A;C*A2;C*A3rank=rank(Q)N=size(A);n=N(1)if rank=n disp(System is observable)else disp(System is not observable)end Q = 0, 0, 1, 0 0, 0, c, 0 0, 0, c2, 0 0, 0, c3, 0 rank = 1 n = 4System is not observable8-24A=1 0.1;0 1;B=0.005;0.1;P=0.6;0.8;K=place(A,B,P)K = 8.0000 5.6000实验项目Simulink仿真环境基本应用实验时间2015年01月实验地点90304实验性质 验证性 设计性 综合性教师评价： 评价教师签名：一：实验目的1深入了解MATLAB基本操作方法。2加深MATLAB控制系统工具箱和符号运算工具箱的使用技能3掌握Simulink仿真环境基本应用二：实验主要内容及过程