机械工程控制基础实验1.docx
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机械工程控制基础实验1
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：
clearall;
t=[0:
0.01:
0.8];
%
nG=[50];
tao=0;dG=[0.051+50*tao50];G1=tf（nG,dG）;
tao=0.0125;dG=[0.051+50*tao50];G2=tf（nG,dG）;
tao=0.025;dG=[0.051+50*tao50];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）'）;gridon;
subplot（122）,plot（T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-'）
legend（'tao=0','tao=0.0125','tao=0.025'）
gridon;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：
clearall;
t=[0:
0.01:
1];u=sin（2*pi.*t）;
%
tao=0.025;
nG=[50];dG=[0.051+50*tao50];G=tf（nG,dG）;
%
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：
closeall;
%
t=0:
0.001:
1;
%
yss=1;dta=0.02;
%
nG=[50];
tao=0;dG=[0.051+50*tao50];G1=tf（nG,dG）;
tao=0.0125;dG=[0.051+50*tao50];G2=tf（nG,dG）;
tao=0.025;dG=[0.051+50*tao50];G3=tf（nG,dG）;
y1=step（G1,t）;y2=step（G2,t）;y3=step（G3,t）;
%
r=1;whiley1（r）tr1=（r-1）*0.001;
%
[ymax,tp]=max（y1）;tp1=（tp-1）*0.001;
%
mp1=（ymax-yss）/yss;
%
s=1001;whiley1（s）>1-dta&y1（s）<1+dta;s=s-1;end
ts1=（s-1）*0.001;
%
r=1;whiley2（r）tr2=（r-1）*0.001;[ymax,tp]=max（y2）;
tp2=（tp-1）*0.001;mp2=（ymax-yss）/yss;
s=1001;whiley2（s）>1-dta&y3（s）<1+dta;s=s-1;end
ts2=（s-1）*0.001;
%
r=1;whiley3（r）tr3=（r-1）*0.001;[ymax,tp]=max（y3）;
tp3=（tp-1）*0.001;mp3=（ymax-yss）/yss;
s=1001;whiley3（s）>1-dta&y3（s）<1+dta;s=s-1;end
ts3=（s-1）*0.001
%
[tr1tp1mp1ts1;tr2tp2mp2ts2;tr3tp3mp3ts3]
输出系统在不同tao值的瞬态性能指标：
ts3=
0.1880
ans=
0.06400.10500.35090.3530
0.07800.11600.15230.2500
0.10700.14100.04150.1880
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*[0.250.5];
denG1=conv（[52],[0.052]）;
%
[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*[0.250.5];
denG1=conv（[52],[0.052]）;
%
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=[18100];
w=logspace（-1,3,100）;
%
[Gm,Pm,w]=bode（nunG1,denG1,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）;
%
[M0WbMrWr]
输出的频域特征量：
ans=
6.021220.09238.69427.9248
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（[15],[110]）;
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]
输出计算结果：
ans=
6.021220.09238.69427.9248
>>
ans=
9.542425.38982.23611.2271
-10.4576-23.54632.23613.9010
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=[0.510];
[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;
输出曲线：
二、校正后的Bode图曲线
源程序：
k=20;
%
numg=[1];deng=[0.510];
%
numgc=[0.231];dengc=[0.0551];
%
[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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