《机械控制理论基础》实验指导书.docx

1、机械控制理论基础实验指导书控制系统时间响应分析实验指导书执笔人：吴吉平审核人：贺 兵湖南工业大学机械工程学院“控制系统时间响应分析”实验指导书一、实验类型 验证性实验二、实验目的1、 求系统在时间常数不同取值时的单位脉冲、单位阶跃响应和任意输入响应，熟悉系统时间响应的定义和图形曲线2、 求系统的上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间等性能指标，熟悉系统瞬态性能指标的定义。三、实验仪器与设备（或工具软件）计算机，MATLAB软件四、实验内容、实验方法与步骤 已知系统传递函数1、求系统在时间常数不同取值时的单位脉冲、单位阶跃响应和任意输入响应。应用impulse函数，可以得到=0，=0.0125

2、、=0.025时系统单位脉冲响应；应用step函数，同样可以得到=0，=0.0125、=0.025时系统单位阶跃响应。程序举例：t=0:0.01:0.8; %仿真时间区段%nG=50;tao=0; dG=0.05 1+50*tao 50; G1=tf(nG,dG);tao=0.0125; dG=0.05 1+50*tao 50; G2=tf(nG,dG);tao=0.025; dG=0.05 1+50*tao 50; G3=tf(nG,dG); %三种值下，系统的传递函数模型%y1,T=impulse(G1,t);y1a,T=step(G1,t);y2,T=impulse(G2,t);y2a,

3、T=step(G2,t);y3,T=impulse(G3,t);y3a,T=step(G3,t); %系统响应%subplot(131),plot(T,y1,T,y2,-.,T,y3,-)legend(tao=0,tao=0.0125,tao=0.025)xlabel(t(sec),ylabel(x(t);grid on;subplot(132),plot(T,y1a,T,y2a,-.,T,y3a,-)legend(tao=0,tao=0.0125,tao=0.025)grid on;xlabel(t(sec),ylabel(x(t); %产生图形对于任意输入，例如正弦输入作用下，应用lsim

4、函数可求得=0.025时系统的时间响应及误差曲线。%t=0:0.01:1;u=sin(2*pi*t) % 仿真时间区段和输入%Tao=0.025;nG=50; dG=0.05 1+50*tao 50; G=tf(nG,dG); %系统传递函数模型y=lsim(G,u,t); %求系统响应plot(t,u,t,y,-,t,u-y,-.,linewidth,1)legend(u(t),xo(t),e(t)grid; xlabel(t(sec),ylabel(x(t); %产生图形2、求系统的瞬态性能指标程序举例：t=0:0.001:1; %设定仿真时间区段和误差限yss=1;dta=0.02;%t

5、ao=0; dG=0.05 1+50*tao 50; G1=tf(nG,dG);tao=0.0125; dG=0.05 1+50*tao 50; G2=tf(nG,dG);tao=0.025; dG=0.05 1+50*tao 50; G3=tf(nG,dG); %三种值下，系统的传递函数模型y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t); %三种值下，系统的单位阶跃响应%r=1;while y1(r)1-dta&y1(s)1+dta;s=s-1;endts1=(s-1)*0.001;%调整时间%r=1;while y2(r)1-dta&y2(s)1+dta

6、;s=s-1;endts2=(s-1)*0.001;% =0.0125的性能指标%r=1;while y3(r)1-dta&y3(s)=-3;n=n+1;endWb=w(n)%求截止频率五、实验报告要求1、给出所编写MATLAB程序。2、打印出相应的Niquist和Bode图。3、给出系统系统的频域特征量。执笔人：吴吉平 2007年8 月 5日审核人：贺 兵 2007年 8月 15日批准人：胡成武 2007年 8月 20日控制系统的稳定性分析实验指导书执笔人：吴吉平审核人：贺 兵湖南工业大学机械工程学院“控制系统的稳定性分析”实验指导书一、实验类型 验证性实验二、实验目的1、利用MATLAB求

7、系统的特征根。2、利用MATLAB分析系统的稳定性。三、实验仪器与设备（或工具软件）计算机，MATLAB软件四、实验内容、实验方法与步骤 1、利用MATLAB求系统的特征根。根据已知的系统特征方程，应用roots函数可以直接求出系统所有的特征根，从而判定系统是否稳定。2、利用MATLAB分析系统的稳定性。MATLAB提供的margin函数，可以求出系统的幅值裕度、幅值穿越频率和相位穿越频率，因而可以用于判定系统的相对稳定性。程序举例den=conv(1 5,1 1 0);%系统的传递函数%K=10;num1=K;Gm1 Pm1 Wg1 Wc1=margin(num1,den);% K=10时系统相对稳定性指标%K=100;num2=K;mag,phase,w=bode(num2,den)Gm2 Pm2 Wg2 Wc2=margin(mag,phase,w);% K=100时系统相对稳定性指标%20*log10(Gm1) Pm1 Wg1 Wc1;20*log10(Gm2) Pm2 Wg2 Wc2%幅值裕度转化为分贝值并显示结果五、实验报告要求1、给出所编写MATLAB程序几及计算结果。执笔人：吴吉平 2007年8 月 5日审核人：贺 兵 2007年 8月 15日批准人：胡成武 2007年 8月 20日