长沙理工大学机械控制工程基础Matlab实验报告.doc
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《机械控制工程基础》实验报告一
班级·学号机制10-04姓名谢宜波实验日期12.7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
Windows98或2000或XPMatlab5.3以上版本
四、操作过程、源程序和计算结果：
1、题目：
已知X（s）=s^2+2*s+3,Y（s）=s+4求取Z（s）=X（s）Y（s）的表达式，Z（s）=0的根，以及Z（s）在s=0时的值。
源程序：
x=[123];y=[14];
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G（s）=2（s+2）（s+7）/（s+3）（s+7）（s+9）。
源程序：
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=[11];
denh=[12];
sysh=tf（numh,denh）;
numg=[1];
deng=[50000];
sysg=tf（numg,deng）;
sys=feedback（sysg,sysh）
计算结果：
4、题目：
源程序：
计算结果：
5、题目：
已知二阶系统
G（S）=1/s²+2ζs+1
Matlab法绘制ζ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=[12*zeta11];sys1=tf（num,den1）;
zeta2=0.25;den2=[12*zeta21];sys2=tf（num,den2）;
zeta3=0.5;den3=[12*zeta31];sys3=tf（num,den3）;
zeta4=1.0;den4=[12*zeta41];sys4=tf（num,den4）;
impulse（sys1,sys2,sys3,sys4,t）;
gridon;
计算结果：
6、题目：
已知二阶系统
G（S）=1/s²+2ζs+1
Matlab法绘制ζ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=[12*zeta11];sys1=tf（num,den1）;
zeta2=0.2;den2=[12*zeta21];sys2=tf（num,den2）;
zeta3=0.4;den3=[12*zeta31];sys3=tf（num,den3）;
zeta4=0.7;den4=[12*zeta41];sys4=tf（num,den4）;
zeta5=1.0;den5=[12*zeta51];sys5=tf（num,den5）;
zeta6=2.0;den6=[12*zeta61];sys6=tf（num,den6）;
step（sys1,sys2,sys3,sys4,sys5,sys6,t）;
title（'\zeta=0.10.20.40.71.02.0'）;
gridon;
计算结果：
五、评阅成绩
评阅老师2012年月 日
《机械控制工程基础》实验报告二
班级·学号机制10-04姓名谢宜波实验日期12.7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，-π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
Windows98或2000或XPMatlab5.3以上版本
四、操作过程、源程序和计算结果：
1、题目:
绘制系统G（s）=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（'BodePlot'）
gridon
计算结果：
2、题目：
绘制系统G（s）=K/s²+4s+25，当K分别取4,10,25是的Bode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
计算结果：
3、题目：
绘制系统G（s）=1/s²+0.8s+1的nyquist图。
源程序：
den=[10.81];
num=1;
nyquist（num,den）
计算结果：
4、题目：
绘制系统G（s）=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
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
《机械控制工程基础》实验报告三
班级·学号机制10-04姓名谢宜波实验日期12.7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
Windows98或2000或XPMatlab5.3以上版本
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图所示。
现设，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=[12];
denh=[0.50];
sysh=tf（numh,denh）;
num1=[1000];
den1=[0.251];
sys1=tf（num1,den1）;
num2=[0.1];
den2=[10];
sys2=tf（num2,den2）;
num3=[1];
den3=[1];
sys3=tf（num3,den3）;
sys5=series（sysh,sys1）
sys4=series（sys5,sys2）
sys=feedback（sys4,sys3）
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
2
五、评阅成绩
评阅老师2012年月日
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