机械工程控制基础大作业1.docx
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机械工程控制基础大作业1
悬架是汽车的车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并减少由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
1.悬架系统的数学模型
(1)
从研究车辆行驶平顺性的目的出发,建立图1所示的数学模型。
在此主要考虑对行驶平顺性影响最大的垂直震动。
建立方程
传递函数
悬架系统传递函数框图
(2)
2.利用Matlab对悬架系统进行分析
2.1利用Matlab分析时间响应
(1)当Kb分别为5、10、20时,系统在单位阶跃输入作用下的响应的程序和图像
t=[0:
0.01:
10];
nG=[0.5110];dG=[4520];
G1=tf(nG,dG);
nG=[1220];dG=[5940];
G2=tf(nG,dG);
nG=[2440];dG=[61780];
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('kb=5','kb=10','kb=20')
xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');gridon;
subplot(122),plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-',T,y3a,'-')
legend('kb=5','kb=10','kb=20')
xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');gridon;
(2)当Kb分别为5、10、20时,系统的瞬态性能指标程序和数据
t=[0:
0.01:
10];
yss=0.5;dta=0.02;
nG=[0.5110];dG=[4520];
G1=tf(nG,dG);
nG=[1220];dG=[5940];
G2=tf(nG,dG);
nG=[2440];dG=[61780];
G3=tf(nG,dG);
y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t);
r=1;whiley1(r) tr1=(r-1)*0.01; [ymax,tp]=max(y1);tp1=(tp-1)*0.01; mp1=(ymax-yss)/yss; s=1001;whiley1(s)>0.5-dta&y1(s)<0.5+dta;s=s-1;end ts1=(s-1)*0.01; r=1;whiley2(r) tr2=(r-1)*0.01;[ymax,tp]=max(y2); tp2=(tp-1)*0.01;mp2=(ymax-yss)/yss; s=1001;whiley2(s)>0.5-dta&y2(s)<0.5+dta;s=s-1;end ts2=(s-1)*0.01; r=1;whiley3(r) tr3=(r-1)*0.01;[ymax,tp]=max(y3); tp3=(tp-1)*0.01;mp3=(ymax-yss)/yss; s=1001;whiley3(s)>0.5-dta&y3(s)<0.5+dta;s=s-1;end ts3=(s-1)*0.01; [tr1tp1mp1ts1;tr2tp2mp2ts2;tr3tp3mp3ts3] 上升时间峰值时间最大超调量调整时间 2.2利用Matlab分析时间特性 (1)利用Matlab绘制Nyquist图 nG1=[2440]; dG1=[61780]; [re,im]=nyquist(nG1,dG1); plot(re,im);gridon (2)利用Matlab绘制Bode图 nG1=[2440]; dG1=[61780]; w=logspace(-2,3,100); bode(nG1,dG1,w);gridon (3)利用Matlab求系统的频域特征量 nG1=[2440]; dG1=[61780]; w=logspace(-1,3,100); [Gm,pm,w]=bode(nG1,dG1,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) 2.3利用Matlab分析系统的稳定性 den=[4520]; 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] den=[5940]; 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] den=[61780]; 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] 2.4利用Matlab设计系统校正 校正前系统的Bode图和程序 k=10 numg=[0.5110];deng=[4520]; [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);gridon; 校正后系统的Bode图和程序 k=10; % numg=[0.5110];deng=[4520]; % numgc=[0.0811];dengc=[0.1861]; % [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)]); 精品文档word文档可以编辑! 谢谢下载!
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