机械工程控制基础上机实习指导书.doc

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1、机械工程控制基础上机报告班级:姓名:学号:2017年1月8日目录第一篇编程练习第一章系统的时间响应分析2利用MATLAB分析时间响应2一、用MATLAB分析时间响应2二、利用MATLAB求系统的瞬态性能指标5第二章系统的频域特性分析7利用MATLAB分析频域特性7一、利用MATLAB绘制Nyqusit图7二、利用MATLAB绘制Bode图8三、利用MAELAB求系统的频域特征量10第三章系统的稳定性11利用MATLAB分析系统的稳定性11一、利用MATLAB求系统的特征根11二、利用MATLAB分析系统的相对稳定

2、性11第四章系统的性能指标和校正13利用MATLAB设计系统校正13第二篇编程任务编程任务16第三篇Simnlink编写练习Simnlink编写练习21第一篇编程练习第一章系统的时间响应分析利用MATLAB分析时间响应一、用MATLAB分析时间响应在MATLAB中,可以用impluse函数、step函数和lsim函数对线性连续系统的时间响应进行仿真计算。其中impluse函数用于生成单位脉冲响应;step函数用于生成单位阶跃响应;lsim函数用于生成任意输入的时间响应。有关的说明分别以图1.1.1、图1.1.2、

3、图1.1.3所示。t:仿真时间区段(可选)Sys:由tf,zpk或ss建立的模型y:输出相应x:状态响应(仅用于状态空间模型)t:仿真时间区段(可选)Sys:由tf,zpk或ss建立的模型y:输出相应x:状态响应(仅用于状态空间模型)图1.1.1impluse函数图1.1.2step函数t:仿真时间区段(可选)Sys:由tf,zpk或ss建立的模型y:输出相应x:状态响应(仅用于状态空间模型)图1.1.3lism函数【例】系统的传递函数为求系统在时间常数不同取值时的单位脉冲响应、单位阶跃响应、任意输入的时间响应。

4、令,应用impluse函数可以生成单位脉冲响应;应用step函数可以生成单位阶跃响应;应用lsim函数可以生成任意输入的时间响应。【源代码1】t=[0:0.01:0.8];%仿真时间区段%%nG=[50];tao=0;dG=[0.051+50*tao50];G1=tf(nG,dG);tao=0.0125;dG=[0.051+50*tao50];G2=tf(nG,dG);%三种tao值下的系统模型%tao=0.025;dG=[0.051+50*tao50];G3=tf(nG,dG);%[y1,T]=impulse(

5、G1,t);[y1a,T]=step(G1,t);[y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t);%系统响应%[y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);%subplot(121),plot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-');legend('tao=0','tao=0.0125','tao=0.025')xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)'),gridon;%生成图形%subplot(122),p

6、lot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-');legend('tao=0','tao=0.0125','tao=0.025')gridon;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');【生成的图形1】图1.1.4单位脉冲响应曲线(左)和单位阶跃响应曲线(右)【源代码2】%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=[0.051+50*tao50];G=tf(nG,dG);%求系统模型%%y=

7、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)')%产生图形%gridon;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');【生成的图形2】图1.1.5任意输入的时间响应及误差曲线图形一、利用MATLAB求系统的瞬态性能指标在求出系统的单位阶跃响应后,根据系统瞬态性能指标的定义,可以得到系统的上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间等性能指标。【源代码3】

8、t=0:0.001:1;yss=1;dta=0.02;%设定仿真时间段和误差限%%nG=[50];tao=0;dG=[0.051+50*tao50];G1=tf(nG,dG);tao=0.0125;dG=[0.051+50*tao50];G2=tf(nG,dG);tao=0.025;dG=[0.051+50*tao50];G3=tf(nG,dG);%计算三种时间常数下,系

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