2022年长沙理工大学机械控制工程基础Matlab实验报告 .pdf

机械控制工程基础实验报告一班级学号机制 10-04 谢宜波实验日期任课教师唐宏宾实验名称实验一控制系统的数学模型验证型一、实验目的及要求：由系统的结构方框图得到控制系统模型，其传递函数方框图，用 SIMULINK模型结构图化简控制系统模型，分析系统的阶跃响应，并绘制响应曲线。二、上机内容：1、 Matlab 基础2、 Matlab 中系统建模3、 Matlab 分析系统的动态特性三、实验平台四、操作过程、源程序和计算结果：1、题目：已知 Xs=s2+2*s+3, Y(s)=s+4 求取 Z(s)=X(s)Y(s)的表达式， Zs=0 的根，以及 Zs在 s=0时的值。源程序： x=1 2 3;y=1 4; z=conv(x,y) r=roots(z) p=poly(r) v=polyval(z,3) 计算结果：2、题目：在 Matlab 中表达系统 Gs=2s+2 s+7/(s+3)s+7 s+9 。源程序：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页z=-2 -7; p=-3 -7 -9; k=2; sys=zpk(z,p,k) 计算结果：3、题目：源程序：numh=1 1; denh=1 2; sysh=tf(numh,denh); numg=1; deng=500 0 0; sysg=tf(numg,deng); sys=feedback(sysg,sysh) 计算结果：4、题目：源程序：计算结果：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页5、题目：已知二阶系统GS=1/s2+2s+1 Matlab 法绘制分别取值0.1、0.25、0.5、1.0 时系统的单位脉冲响应。源程序：t=0:0.1:10; num=1; zeta1=0.1;den1=1 2*zeta1 1;sys1=tf(num,den1); zeta2=0.25;den2=1 2*zeta2 1;sys2=tf(num,den2); zeta3=0.5;den3=1 2*zeta3 1;sys3=tf(num,den3); zeta4=1.0;den4=1 2*zeta4 1;sys4=tf(num,den4); impulse(sys1,sys2,sys3,sys4,t); grid on; 计算结果：6、题目：已知二阶系统GS=1/s2+2s+1 Matlab 法绘制分别取值0.1、0.2、0.4、0.7、1.0、2.0 是的系统的单位阶跃相应。源程序：t=0:0.1:12;num=1; zeta1=0.1;den1=1 2*zeta1 1;sys1=tf(num,den1); zeta2=0.2;den2=1 2*zeta2 1;sys2=tf(num,den2); 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页zeta3=0.4;den3=1 2*zeta3 1;sys3=tf(num,den3); zeta4=0.7;den4=1 2*zeta4 1;sys4=tf(num,den4); zeta5=1.0;den5=1 2*zeta5 1;sys5=tf(num,den5); zeta6=2.0;den6=1 2*zeta6 1;sys6=tf(num,den6); step(sys1,sys2,sys3,sys4,sys5,sys6,t); title(zeta= 0.1 0.2 0.4 0.7 1.0 2.0); grid on; 计算结果：五、评阅成绩评阅老师2012 年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页机械控制工程基础实验报告二班级学号机制 10-04 谢宜波实验日期任课教师唐宏宾实验名称实验二控制系统的性能分析验证型一、实验目的及要求：本实验是用MATLAB得到控制系统的频域特性曲线，绘制给定控制系统Bode 图和 Nyquist图，并表示出系统的幅值裕量和相位裕量，- 穿越频率和剪切频率等频域性能指标；用频率法对控制系统进行稳定性判断。二、上机内容：1、Matlab 中的频率响应函数2、Matlab 求取稳定性裕量三、实验平台四、操作过程、源程序和计算结果：1、题目 :绘制系统 Gs=100(s+4)/s(s+0.5)(s+50) 2的 Bode 图。源程序：k=100; z=-4; p=0 -0.5 -50 -50; num,den= zp2tf(z,p,k); bode(num,den); title(Bode Plot) grid on 计算结果：2、题目：绘制系统Gs=K/s2+4s+25，当 K 分别取 4,10,25是的 Bode图。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页源程序：den=1 4 25; num1=4; num2=10; num3=25; sys1=tf(num1,den); sys2=tf(num2,den); sys3=tf(num3,den); bode(sys1,sys2,sys3); grid on 计算结果：3、题目：绘制系统Gs=1/s2+0.8s+1的 nyquist 图。源程序： den=1 0.8 1; num=1; nyquist(num,den) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页计算结果：4、题目：绘制系统Gs=K/s2+4s+25，当 K 分别取 4,10,25的 nyquist 图。源程序： den=1 4 25; num1=4; num2=10; num3=25; sys1=tf(num1,den); sys2=tf(num2,den); sys3=tf(num3,den); bode(sys1,sys2,sys3); grid on 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页计算结果：5、题目：源程序：计算结果：五、评阅成绩评阅老师2012年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页机械控制工程基础实验报告三班级学号机制 10-04 谢宜波实验日期任课教师唐宏宾实验名称实验三控制系统的校正设计验证型一、实验目的及要求：本实验是用MATLAB进行控制系统的校正设计二、上机内容：Matlab 中进行控制系统的校正设计三、实验平台四、操作过程、源程序和计算结果：1、题目：已知某随动系统的系统框图如下图。现设sssGc5 .0)15.0(2)(，应用MATLAB 软件，求系统的闭环传递函数，并求取其零点与极点，并在复平面上，标出零点与极点的位置。源程序： numh=1 2; denh=0.5 0; sysh=tf(numh,denh); num1=1000; den1=0.25 1; sys1=tf(num1,den1); num2=0.1; den2=1 0; sys2=tf(num2,den2); num3=1; den3=1; sys3=tf(num3,den3); sys5=series(sysh,sys1) sys4=series(sys5,sys2) sys=feedback(sys4,sys3) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页计算结果：2、题目：应用 SIMULINK模块，建立上题所示系统的仿真模型，并求此系统校正前后的单位阶跃响应曲线。源程序：计算结果：1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页2 五、评阅成绩评阅老师2012年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页