机械工程控制基础实验1.docx

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机械工程控制基础实验1

机械工程控制基础实验报告1

实验地点：

信息楼204

实验时间：

2010-10-31

实验人：

刘燕娜（072082—17）

学号：

20081002104

指导老师：

王院生

第三章实验：

MATLAB分析时间响应利用

一、利用MATLAB求系统的时间相应

源程序：

clearall;

t=[0:

0.01:

0.8];

%

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）

%

[y1,T]=impulse（G1,t）;[y1a,T]=step（G1,t）;

[y2,T]=impulse（G2,t）;[y2a,T]=step（G2,t）;

[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;

subplot（122）,plot（T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-'）

legend（'tao=0','tao=0.0125','tao=0.025'）

gridon;xlabel（'t（sec）'）,ylabel（'x（t）'）;

输出曲线：

单位脉冲相应曲线单位阶跃响应曲线

一、利用MATLAB求系统的瞬态性能指标

源程序：

clearall;

t=[0:

0.01:

1];u=sin（2*pi.*t）;

%

tao=0.025;

nG=[50];dG=[0.051+50*tao50];G=tf（nG,dG）;

%

y=lsim（G,u,t）;

%

plot（t,u,'-.',t,y,'-',t,u'-y,'-.','linewidth',1）

legend（'u（t）','xo（t）','e（t）'）

grid;xlabel（'t（sec）'）,ylabel（'x（t）'）;

输出曲线：

系统响应及其误差曲线

源程序：

closeall;

%

t=0:

0.001:

1;

%

yss=1;dta=0.02;

%

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）;

y1=step（G1,t）;y2=step（G2,t）;y3=step（G3,t）;

%

r=1;whiley1（r）

tr1=（r-1）*0.001;

%

[ymax,tp]=max（y1）;tp1=（tp-1）*0.001;

%

mp1=（ymax-yss）/yss;

%

s=1001;whiley1（s）>1-dta&y1（s）<1+dta;s=s-1;end

ts1=（s-1）*0.001;

%

r=1;whiley2（r）

tr2=（r-1）*0.001;[ymax,tp]=max（y2）;

tp2=（tp-1）*0.001;mp2=（ymax-yss）/yss;

s=1001;whiley2（s）>1-dta&y3（s）<1+dta;s=s-1;end

ts2=（s-1）*0.001;

%

r=1;whiley3（r）

tr3=（r-1）*0.001;[ymax,tp]=max（y3）;

tp3=（tp-1）*0.001;mp3=（ymax-yss）/yss;

s=1001;whiley3（s）>1-dta&y3（s）<1+dta;s=s-1;end

ts3=（s-1）*0.001

%

[tr1tp1mp1ts1;tr2tp2mp2ts2;tr3tp3mp3ts3]

输出系统在不同tao值的瞬态性能指标：

ts3=

0.1880

ans=

0.06400.10500.35090.3530

0.07800.11600.15230.2500

0.10700.14100.04150.1880

第四章实验：

利用MATLAB分析频率特性

一、利用MATLAB绘制Nyquist图

源程序：

k=24;nunG1=k*[0.250.5];

denG1=conv（[52],[0.052]）;

%

[re,im]=nyquist（nunG1,denG1）;

%

plot（re,im）;grid

pause

w=logspace（-2,3,100）;

bode（nunG1,denG1,w）;

输出曲线：

二、利用MATLAB绘制Bode图

源程序：

k=24;nunG1=k*[0.250.5];

denG1=conv（[52],[0.052]）;

%

w=logspace（-2,3,100）;

%

bode（nunG1,denG1,w）;

输出曲线：

三、利用MATLAB求系统的频域特征量

源程序：

nunG1=200;denG1=[18100];

w=logspace（-1,3,100）;

%

[Gm,Pm,w]=bode（nunG1,denG1,w）;

%

[Mr,k]=max（Gm）;

Mr=20*log10（Mr）;Wr=w（k）;

%

M0=20*log10（Gm

（1））;

%

n=1;while20*log10（Gm（n））>=-3;n=n+1;end

Wb=w（n）;

%

[M0WbMrWr]

输出的频域特征量：

ans=

6.021220.09238.69427.9248

第五章实验：

利用MATLAB分析系统的稳定性

一、利用MATLAB分析系统的相对稳定性

源程序：

den=conv（[15],[110]）;

K=10;num1=[K];

%

[Gm1Pm1Wg1Wc1]=margin（num1,den）;

%

K=100;num2=[K];

[mag,phase,w]=bode（num2,den）;

[Gm2Pm2Wg2Wc2]=margin（mag,phase,w）;

[20*log10（Gm1）Pm1Wg1Wc1;20*log10（Gm2）Pm2Wg2Wc2]

输出计算结果：

ans=

6.021220.09238.69427.9248

>>

ans=

9.542425.38982.23611.2271

-10.4576-23.54632.23613.9010

第六章实验：

利用MATLAB进行系统校正

一、未校正前的Bode图曲线

源程序：

k=20;numg=[1];deng=[0.510];

[num,den]=series（k,1,numg,deng）;

%

w=logspace（-1,2,200）;

[mag,phase,w]=bode（tf（num,den）,w）;

[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin（mag,phase,w）;

%

Phi=（50-Pm+5）*pi/180;

%

alpha=（1-sin（Phi））/（1+sin（Phi））;

%

M=10*log10（alpha）*ones（length（w）,1）;

semilogx（w,20*log10（mag（:

））,w,M）;grid;

输出曲线：

二、校正后的Bode图曲线

源程序：

k=20;

%

numg=[1];deng=[0.510];

%

numgc=[0.231];dengc=[0.0551];

%

[nums,dens]=series（numgc,dengc,numg,deng）;

%

[num,den]=series（k,1,nums,dens）;

%

w=logspace（-1,2,200）;

[mag,phase,w]=bode（tf（num,den）,w）;

[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin（mag,phase,w）;

bode（tf（num,den）,w）;

grid;

title（['相位裕度=',num2str（Pm）]）;

输出曲线：