机械工程控制基础大作业.docx
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=0.5 1 10;dG=4 5 20;G1=tf(nG,dG);nG=1 2 20;dG=5 9 40;G2=tf(nG,dG);nG=2 4 40;dG=6 17 80;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)');grid on;subplot(122),plot(T,y1a,'-',T,y2a,'-',T,y3a,'-')legend('kb=5','kb=10','kb=20')xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on;(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=0.5 1 10;dG=4 5 20;G1=tf(nG,dG);nG=1 2 20;dG=5 9 40;G2=tf(nG,dG);nG=2 4 40;dG=6 17 80;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;endtr1=(r-1)*0.01;ymax,tp=max(y1);tp1=(tp-1)*0.01;mp1=(ymax-yss)/yss;s=1001;while y1(s)>0.5-dta&y1(s)<0.5+dta;s=s-1;endts1=(s-1)*0.01;r=1;while y2(r)<yss;r=r+1;endtr2=(r-1)*0.01;ymax,tp=max(y2); tp2=(tp-1)*0.01;mp2=(ymax-yss)/yss;s=1001;while y2(s)>0.5-dta&y2(s)<0.5+dta;s=s-1;endts2=(s-1)*0.01;r=1;while y3(r)<yss;r=r+1;endtr3=(r-1)*0.01;ymax,tp=max(y3); tp3=(tp-1)*0.01;mp3=(ymax-yss)/yss;s=1001;while y3(s)>0.5-dta&y3(s)<0.5+dta;s=s-1;endts3=(s-1)*0.01;tr1 tp1 mp1 ts1;tr2 tp2 mp2 ts2;tr3 tp3 mp3 ts3 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=2 4 40;dG1=6 17 80;re,im=nyquist(nG1,dG1);plot(re,im);grid on(2) 利用Matlab绘制Bode图nG1=2 4 40;dG1=6 17 80;w=logspace(-2,3,100);bode(nG1,dG1,w);grid on(3) 利用Matlab求系统的频域特征量nG1=2 4 40;dG1=6 17 80;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;while 20*log10(Gm(n)>=-3;n=n+1;endWb=w(n)2.3利用Matlab分析系统的稳定性den=4 5 20;K=10;num1=K;Gm1 Pm1 Wg1 Wc1=margin(num1,den);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 Wc2den=5 9 40;K=10;num1=K;Gm1 Pm1 Wg1 Wc1=margin(num1,den);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 Wc2den=6 17 80;K=10;num1=K;Gm1 Pm1 Wg1 Wc1=margin(num1,den);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 Wc22.4利用Matlab设计系统校正校正前系统的Bode图和程序k=10numg=0.5 1 10;deng=4 5 20;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 on;校正后系统的Bode图和程序k=10;%numg=0.5 1 10;deng=4 5 20;%numgc=0.081 1;dengc=0.186 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);
