機(jī)械控制工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(已修改)
2025-01-20 09:08 本頁面
【正文】 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 華東交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院 實(shí)驗(yàn)一 典型環(huán)節(jié)模擬 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ①了解、掌握計(jì)算機(jī)模擬典型環(huán)節(jié)的基本方法。 ②熟悉各種典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線。 ③了解各種參數(shù)變化對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響。 ④了解計(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn) 二、實(shí)驗(yàn)要 求 ①通過計(jì)算機(jī)的仿真圖形觀測各種典型環(huán)節(jié)時(shí)域響應(yīng)曲線。 ②改變參數(shù)，觀測參數(shù)變化時(shí)對(duì)典型環(huán)節(jié)時(shí)域響應(yīng)的影響。 ④對(duì)實(shí)驗(yàn)程序加上注釋，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 一般來講，線性連續(xù)控制系統(tǒng)通常都是由一些典型環(huán)節(jié)構(gòu)成的，這些典型環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、一階微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)、延遲環(huán)節(jié)等。下面分別對(duì)其性能進(jìn)行仿真（建議實(shí)驗(yàn)程序在 M 文件中用單步執(zhí)行的方式執(zhí)行程序，以便于分析）： 1）比例環(huán)節(jié) 比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： ksG ?)( 編程分析當(dāng) k=1～ 10 時(shí)，比例環(huán)節(jié)在 時(shí)域的情況： ①當(dāng)輸人信號(hào)是單位階躍信號(hào)時(shí)，比例環(huán)節(jié)的輸出曲線（單位階躍響應(yīng)曲線）是什么形狀呢？實(shí)驗(yàn)程序如下： for k=1:1:10 num=k。 den=1。 G=tf(num,den)。 step(G)。 hold on。 end 在 M 文件的窗口中，輸入程序，錄入程序完成后，保存該 M 文件，在彈出的“保存為”窗工中輸人 M 文件名 （也可以自己取文件名），選擇存放該 M 文件的路徑，就可以完成保存工作，然后單擊“ Tools”菜單中的“ Run”，將在 step 圖形窗口中顯示出響應(yīng)圖形。試分析系統(tǒng)的輸出信號(hào)的 特點(diǎn)。 2）積分環(huán)節(jié) 積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： TsG 1)( ? ① 當(dāng)輸人信號(hào)是單位階躍信號(hào)時(shí)，積分環(huán)節(jié)的仿真程序如下： num=1。 den=[1,0]。 G=tf(num,den)。 step(G) 執(zhí)行程序，試分析系統(tǒng)的輸出信號(hào)的特點(diǎn)。若 G(s)=k/s，編程分析當(dāng) K=1～ 10 時(shí)，在單位階躍信號(hào)激勵(lì)下，積分環(huán)節(jié)時(shí)域響應(yīng)的情況。 3）一階微分環(huán)節(jié) 一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： 1)( ??TssG ①當(dāng)輸入信號(hào)是單位階躍信號(hào)時(shí)，一階微分環(huán)節(jié)的輸出在 MATLAB 的函數(shù) step（）中是無法繪制的。為了能夠進(jìn)行仿真，設(shè)置一個(gè)極點(diǎn) p，該極點(diǎn)｜ P｜＞＞ 1／ T，設(shè)極點(diǎn) P=－ 1000， T 取值范圍為： 1～ 10。 實(shí)驗(yàn)程序如下： for T=1:1:10。 num=[T,1]。 den=[,1]。 G=tf(num,den)。 Step(G)。 Hols on。 試分析一階微分環(huán)節(jié)階躍響應(yīng)的特點(diǎn)以及 T 值的作用。 4）慣性環(huán)節(jié) 慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 : 11)( ??TssG ①當(dāng)輸人信號(hào)是單位階躍信號(hào)時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響 應(yīng)曲線是什么形狀呢？ 實(shí)驗(yàn)程序： for T=1:1:10。 num=[1]。 den=[T,1]。 G=tf(num,den)。 Step(G)。 Hols on。 end 分析慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù) T 與響應(yīng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)值時(shí)間之間的關(guān)系。 5）振蕩環(huán)節(jié) 振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：121)( 22 ??? TSSTsG ? ①當(dāng)輸入信號(hào)是單位階躍信號(hào)時(shí)，振蕩環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線是什么形狀呢？ 實(shí)驗(yàn)參考程序如下 (其中， T=6，ξ =,) for T=6。 for zeta=[,]。 num=[1]。 den=[T^2,2*T*zeta,1]。 G=tf(num,den)。 Step(G)。 Hols on。 End end 分析阻尼系數(shù)ξ對(duì)單位階躍響應(yīng)的影響 實(shí)驗(yàn)二 控制系統(tǒng)時(shí)域仿真和穩(wěn)定性研究 凡是能用二階微分方程描述的控制系統(tǒng)
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