机械工程控制基础实验1

机械工程控制基础实验报告

机械工程控制基础实验报告1

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：

clear all; t=[0:0.01:0.8]; % nG=[50];

tao=0;dG=[0.05 1+50*tao 50];G1=tf(nG,dG); tao=0.0125;dG=[0.05 1+50*tao 50];G2=tf(nG,dG); tao=0.025;dG=[0.05 1+50*tao 50];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)');grid on;

subplot(122),plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-') legend('tao=0','tao=0.0125','tao=0.025')

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grid on;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： clear all;

t=[0:0.01:1];u=sin(2*pi.*t); % tao=0.025;

nG=[50];dG=[0.05 1+50*tao 50];G=tf(nG,dG);

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%

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：

close all; % t=0:0.001:1;

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%

yss=1;dta=0.02; % nG=[50];

tao=0;dG=[0.05 1+50*tao 50];G1=tf(nG,dG); tao=0.0125;dG=[0.05 1+50*tao 50];G2=tf(nG,dG); tao=0.025;dG=[0.05 1+50*tao 50];G3=tf(nG,dG); y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t); %

r=1;while y1(r)<yss;r=r+1;end tr1=(r-1)*0.001; %

[ymax,tp]=max(y1);tp1=(tp-1)*0.001; %

mp1=(ymax-yss)/yss; %

s=1001;while y1(s)>1-dta & y1(s)<1+dta;s=s-1;end ts1=(s-1)*0.001; %

r=1;while y2(r)<yss;r=r+1;end tr2=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y2); tp2=(tp-1)*0.001;mp2=(ymax-yss)/yss;

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s=1001;while y2(s)>1-dta &y3(s)<1+dta;s=s-1;end ts2=(s-1)*0.001; %

r=1;while y3(r)<yss;r=r+1;end tr3=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y3); tp3=(tp-1)*0.001; mp3=(ymax-yss)/yss;

s=1001;while y3(s)>1-dta & y3(s)<1+dta;s=s-1;end ts3=(s-1)*0.001 %

[tr1 tp1 mp1 ts1;tr2 tp2 mp2 ts2;tr3 tp3 mp3 ts3] 输出系统在不同tao值的瞬态性能指标： ts3 = 0.1880 ans =

0.0640 0.1050 0.3509 0.3530 0.0780 0.1160 0.1523 0.2500

0.1070 0.1410 0.0415 0.1880

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*[0.25 0.5]; denG1=conv([5 2],[0.05 2]);

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%

[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*[0.25 0.5]; denG1=conv([5 2],[0.05 2]); %

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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=[1 8 100]; w=logspace(-1,3 ,100); %

[Gm,Pm,w]=bode(nunG1,denG1,w); %

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[Mr,k]=max(Gm);

Mr=20*log10(Mr);Wr=w(k); %

M0=20*log10(Gm(1)); %

n=1;while 20* log10(Gm(n))>=-3;n=n+1;end Wb=w(n); %

[M0 Wb Mr Wr] 输出的频域特征量： ans =

6.0212 20.0923 8.6942 7.9248

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([1 5],[1 1 0]); K=10;num1=[K]; %

[Gm1 Pm1 Wg1 Wc1]=margin(num1,den);

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%

K=100;num2=[K];

[mag, phase,w]=bode(num2,den);

[Gm2 Pm2 Wg2 Wc2]=margin(mag, phase,w);

[20*log10(Gm1) Pm1 Wg1 Wc1;20*log10(Gm2) Pm2 Wg2 Wc2] 输出计算结果： ans =

6.0212 20.0923 8.6942 7.9248 >> ans =

9.5424 25.3898 2.2361 1.2271 -10.4576 -23.5463 2.2361 3.9010

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=[0.5 1 0]; [num,den]=series(k,1,numg,deng); %

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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：

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二、校正后的Bode图曲线

源程序： k=20; %

numg=[1];deng=[0.5 1 0]; %

numgc=[0.23 1];dengc=[0.055 1]; %

[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：

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