机械工程控制基础(仿真)实验指导书

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1、机械工程控制基础实验指导书机械控制工程实验室2009年6月学生实验规则1、实验前，学生要认真阅读实验指导书中内容，以求对实验目的、内容、方法和步骤有初步的了解。2、遵守实验室的各项规章制度，听从教师的指导，实验时必须严肃、认真、细致。3、要求在教师指导下，独立按时完成规定的实验内容。4、实验过程中，学生不得无故迟到、早退、旷课、有事须请假批准。5、遵守操作规则，注意安全。6、爱护实验中用到的相关设备与工具，丢失损失东西，及时报告，照价赔偿。7、实验结束，应将设备、仪器、工具清理干净，搞好当天卫生。实验一典型环节时域特性的仿真实验一实验目的1、通过观察

2、典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，熟悉各种典型环节的响应曲线。2、定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。3、初步了解Matlab中Simulink的使用方法。二实验内容研究典型环节(比例、积分、微分、惯性、二阶)在阶跃输入信号及白噪声干扰信号输入的响应。三实验方法及步骤1、建立仿真模型系统1」运行Matlab,在命令窗口"CommandWindow"下键入“Simulink”后冋车，则打开相应的系统模型库；或者点击菜单上的"Simulink图标，进入系统仿真模型库。然后点击“左上角新文件图标”，打开模型编辑窗口。1.2调出模块在系统仿真模

3、型库中，把耍求的模块都放置在模型编辑窗口里面。从信号源模块包(Sources)中拖出1个阶跃信号(step)和1个白噪声信号发生器(band-limitedwhitenoise)；从输出模块包(Sinks)中拖出1个示波器(scope)；从连续系统典型环节模块包(Continuous)中拖出1个微分环节(Derivative)和3个传函环节(transferFen)；从数学运算模块包(MathOperations)中拖出1个比例环节(gain)和1个加法器(sum)；从信号与系统模块包(SignalsRouting)拖出1个汇流排(mux)；所有模块

4、都放置在模型编辑窗口里面o1.3模块参数设置双击打开3个传函坏节(transferFen),通过参数设定，分别构成积分、惯性和二阶环节；打开比例坏节，设定比例增益为2；打开白噪声信号发生器，设定功率(Noisepower)为0.0001,采样时间(Sampletime)为0.05o1.4模块连接将各模块连接成如图1所示的仿真模型系统。加法器示波器TransferFcn2图1仿真模型系统2、仿真实验2.1双击Scope打开示波器，点击按钮“启动仿真，画出输入信号波形图。2.2将比例坏节的输出端接到汇流排（如图1所示），打开示波器，点击按钮启动仿真，观察

5、比例环节的阶跃响应及对白噪声信号是否敏感，然后画岀波形图。2.3将微分环节的输出端接到汇流排。重复2.2操作实验，记录结果并画出波形图。2.4将积分环节的输出端接到汇流排，设置3个不同的时间常数（T=l、2、4）,重复实验，观察不同时间常数时的波形特性，记录结果并画出波形图。（才提示：鼠标左键双击各典型环节，则可以进行参数设置。）2.5将惯性环节的输岀端接到汇流排，设置3个不同的时间常数（T=l、2、4）重复实验，观察不同时间常数时的波形特性，记录结果并画出波形图。2.6将二阶环节的输出端接到汇流排，设置不同的阻尼比（孑0、§=0.3弋=0.7、g=

6、1.0、g=1.4）,重复以上实验，观察不同阻尼比时的波形特性，记录结果并画出波形图。（注：叫=1）3、数据记录输入和输出响应图（注意：作图时尺寸比例按实际标出）输入信号比例坏节输出响应A一y~-”rYV■■■■•!If■f—L厂FT■■■-「T一石-•计ETA*<»£件•M-^rw^TA-WWA-WWy^rwww<微分坏节输出响应积分环节输出响应惯性环节输出响应二阶系统输出响应四实验报告要求1、作出齐种典型环节的响应曲线。2、分析各典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性。3、分析各参数变化对典型环节动态特性的影响。4、结合实验遇到的问题谈谈对实验的

7、看法。实验二典型环节频域特性的仿真实验一实验目的1、加深了解系统频率特性的概念。2、学习使用Matlab软件绘制Nyquist图、Bode图的基本方法。3、掌握典型环节的频率特性。二实验内容用Matlab绘制典型环节(比例、积分、微分、惯性、二阶)的NyquistBode图，研究频率特性。三实验方法及步骤1、例子：绘制系统传递传递函数1/(s2+0.8s+1)的频率特性图。运行Matlab,进入命令窗口，键入命令：num=[l];den=[l,0.&l];Gl=tf(num4en)Nyquist(Gl)则显示传递函数一'——，及对应的Nyquist图

8、曲线(图1),观察并分?+0.85+1析曲线，然后记录该曲线，并要求在曲线图上注明频率。的变化情况。再键入命