结合MATLAB的控制工程实验.doc

--机械控制工程实验实验指导书机电技术实验室学号:2014010049姓名：潘礼延班级:机械1402日期:2016年10月8日实验一系统时域响应分析实验目的本实验的主要目的是通过试验,能够使学生进一步理解和掌握系统时间响应分析的相关知识,同时也了解频率响应的特点及系统稳定性的充要条件。实验要求学习有关MATLAB的相关内容，要求学生用MATLAB软件的相应功能，编程实现一阶、二阶和三阶系统在几种典型输入信号（包括单位脉冲信号、单位阶跃信号、单位斜坡信号和正弦信号)作用下的响应，记录结果并进行分析处理：对一阶和二阶系统，要求用试验结果来分析系统特征参数对系统时间响应的影响；对二阶系统和三阶系统的相同输入信号对应的响应进行比较，得出结论。1.系统的传递函数及其MATLAB表达（1)一阶系统传递函数为:传递函数的MATLAB表达：num=[k]；den=［T,1]；G(s)=tf（num，den)（2）二阶系统传递函数为：传递函数的MATLAB表达：num=［wn^2］；den=[1，wn，wn^2］；G（s)=tf（num,den)2.各种时间输入信号响应的表达（1）单位脉冲信号响应：impulse（sys，t）（2）单位阶跃信号响应：step(sys,t）(3）任意输入信号响应：lsim（sys，u,t）其中sys为建立的模型；t为仿真时间区段（可选)实验内容读懂以下代码,编写一阶系统单位阶跃响应曲线。clearall；t=0：0。01：7;％系统时间nG=1;%传函分子系数tao=1；dG=[tao1］;％传函分母系数G=tf（nG,dG)%建立传递函数impulse（G，t);%绘制阶跃输入的曲线xlabel（’时间');ylabel（'幅值');％给XY轴命名gridon;％打开网格title（'一阶系统单位脉冲的响应曲线’);%给所绘图像定义标题读懂以下代码，编写二阶系统单位阶跃响应曲线。clearall；t=［0：0。01：4］;wn=7;kc=0。2；%定义二阶系统参数nG=［wn^2］；dG=[12＊kc＊wnwn^2］;G=tf(nG,dG)impulse(G，t）;xlabel（'时间’）;ylabel('幅值’）；gridon;title（’二阶系统单位脉冲响应曲线’)；读懂以下代码，编写二阶系统加速度信号的响应曲线。clearall;t=0:0.01:10；wn=7；kc=0。7;u=sin(0。5＊pi＊t);nG=wn^2;dG=［12＊kc*wnwn^2]；G=tf(nG,dG）lsim（G,u，t)；xlabel(’时间'）;ylabel（’幅值');gridon；title（'二阶系统正弦响应及响应曲线’)；读懂以下代码,编写二阶系统不同参数阶跃响应曲线（欠阻尼，临界阻尼,过阻尼）.clearall;t=［0：0。001：7］;wn=7；nG=［wn^2］；kc=0.2；dG1=[12*kc*wnwn^2］；G1=tf(nG，dG1)kc=0.5；dG2=[12*kc*wnwn^2］；G2=tf(nG，dG2)kc=0.8；dG3=[12＊kc*wnwn^2］；G3=tf（nG，dG3）[y1，T］=step(G1,t）;［y2,T］=step(G2，t）;［y3,T]=step（G3,t）；plot(T，y1，’-—’，T，y2，’-.',T，y3，'-');legend(’kc=0。2'，'kc=0.5'，’kc=0。8')；xlabel（’时间'）;ylabel('幅值');gridon；title('二阶系统单位阶跃响应曲线(不同欠阻尼);运行一下代码,判断所得各数值的含义。clearall；t=0:0。001:4;yss=1;dta=0。02;wn=7；nG=［wn^2];kc=0。2；dG1=[12＊kc＊wnwn^2］；G1=tf（nG,dG1）；kc=0.5；dG2=［12＊kc＊wnwn^2］；G2=tf（nG，dG2）;kc=0.8;dG3=［12＊kc*wnwn^2］;G3=tf(nG，dG3）;y1=step（G1,t);y2=step(G2，t）；y3=step（G3，t)；％kc=0。2％求上升时间trr=1；whiley1（r）<yss;r=r+1；endtr1=(r—1)＊0.001；％求峰值ymax和峰值时间tp[ymax,tp］=max（y1)；tp1=(tp-1)*0.001；%求超调量mpmp1=(ymax-yss）/yss；%求调整时间tss=4001;whiley1(s）>1—dta&y1(s）〈1+dta;s=s-1;endts1=（s-1）*0。001；%kc=0.5;r=1；whiley2(r）<yss；r=r+1；endtr2=（