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;
ifi a(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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