控制工程基礎教案實驗1典型環(huán)節(jié)的模擬(matlab應用于機械控制工程)(編輯修改稿)
2024-11-15 22:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (1)(2)(3)(4)如圖（）為汽車或摩托車懸浮系統(tǒng)簡化的物理模型，試以位移x為輸入量，位移y為輸出量，求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Y(s)/X(s)。試分析當反饋環(huán)節(jié)H(s)=1,前向通道傳遞函數(shù)G(s)分別為慣性環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)時，輸入、輸出的閉環(huán)傳遞函數(shù)。解：由于慣性環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為，,而閉環(huán)傳遞函數(shù)為,則(1)當反饋環(huán)節(jié)H(s)=1,前向通道傳遞函數(shù)G(s)為慣性環(huán)節(jié)時，(2)當反饋環(huán)節(jié)H(s)=1,前向通道傳遞函數(shù)G(s)為微分環(huán)節(jié)時，(3)當反饋環(huán)節(jié)H(s)=1,前向通道傳遞函數(shù)G(s)為積分環(huán)節(jié)時，證明圖（）與圖（（a）所示系統(tǒng)是相似系統(tǒng)（即證明兩系統(tǒng)的傳遞函數(shù)具有相同形式）。解：(a)系統(tǒng)，可列出相應的方程。對以上三式分別作Laplce別換，并注意到初始條件為零,即則,得,得,得即則將(4)式中的代入(9)式再用(4)式與上式相比以消去,即得電系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為而本題中，引入中間變量x,依動力學知識有對上二式分別進行拉式變換有消除有比較兩系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有故這兩個系統(tǒng)為相似系統(tǒng)。一齒輪系如圖（）所示。圖中，、和分別為各齒輪齒數(shù)；、和表示各種傳動軸上的轉(zhuǎn)動慣量，、和為各軸的角位移；是電動機輸出轉(zhuǎn)矩。試列寫折算到電動軸上的齒輪系的運動方程。求圖（）所示兩系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。圖（）解：(1)由圖(a)中系統(tǒng)，可得動力學方程為作Laplce別換，得則有(2)由圖(b)中系統(tǒng),設i為電網(wǎng)絡的電流，可得方程為作Laplce別換，得消除中間變量有某直流調(diào)速系統(tǒng)如圖（）所示，為給定輸入量，電動機轉(zhuǎn)速n為系統(tǒng)的輸出量，電動機的負載轉(zhuǎn)矩為系統(tǒng)的擾動量。各環(huán)節(jié)的微分方程：比較環(huán)節(jié)比例調(diào)節(jié)器（為放大系數(shù)）晶閘管觸發(fā)整流裝置(為整流增益)電動機電樞回路(為電樞回路電阻,為電樞回路電感,為電樞電流)電樞反電勢(為反電勢系數(shù))電磁轉(zhuǎn)矩(為轉(zhuǎn)矩系數(shù))負載平衡方程(為轉(zhuǎn)動慣量，為負載轉(zhuǎn)矩)測速電動機(為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù))試根據(jù)所給出的微分方程，繪制各環(huán)節(jié)相應的傳遞函數(shù)方框圖和控制系數(shù)的傳遞函數(shù)方框圖，并由方框圖求取傳遞函數(shù)和。試繪制圖（）所示機械系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖。若系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖為圖（）。(1)求以為輸入，當時，分別以、為輸出的閉環(huán)傳遞函數(shù)；(2)求以為輸入，當時，分別以、為輸出的閉環(huán)傳遞函數(shù)；(3)比較以上各傳遞函數(shù)的分母，從中可以得出什么結論？圖()解:(1)求以為輸入，當時:若以為輸出,有若以為輸出,有若以為輸出,有若以為輸出,有(2)求以為輸入，當時:若以為輸出,有若以為輸出,有若以為輸出,有若以為輸出,有(3)從上可知：對于同一個閉環(huán)系統(tǒng)，當輸入的取法不同時，前向通道的傳遞出數(shù)不同，反饋回路的傳遞函數(shù)不同，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)也不同，但系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的分母保持不變，這是因為這一分母反映了系統(tǒng)的固有特性，而與外界無關。已知某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖為圖（），其中，為輸入，為輸出,N(s)為干擾，試問：G(s)為何值時，系統(tǒng)可以消除干擾的影響。圖（）解：方法一：根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，令,N(s)為輸入，系統(tǒng)的輸出為其中令有方法二：令，N(s)為輸入，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖可以表示成圖（）所示。圖（）根據(jù)相加點前后移動的規(guī)則可以將其進一步簡化成圖（題2.）和圖（．d）所示的形式。圖（）圖（）因此，系統(tǒng)在N(s)為輸入時的傳遞函數(shù)為同樣可得時，系統(tǒng)可消除干擾的影響。系統(tǒng)結構如圖()所示，求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。求出（）所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。圖()解：方法一：利用梅遜公式，可得方法二：利用方框圖簡化規(guī)則，有圖（）圖（）求出圖（）所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。圖（）解：根據(jù)方框圖簡化規(guī)則，有圖（）圖（）求出圖（）所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。圖（）解：根據(jù)方框圖簡化規(guī)則，有圖（）圖（）設描述系統(tǒng)的微分方程為(1)(2)試導出系統(tǒng)的狀態(tài)方程。RLC電網(wǎng)絡如圖（）所示，u(t)為輸入，流過電阻的電流為輸出，試列寫該網(wǎng)絡的狀態(tài)方程及輸出方程。系統(tǒng)傳函數(shù)方框圖為圖（），試列寫該系統(tǒng)的狀態(tài)方程及輸出方程。圖（）為某一級倒立擺系統(tǒng)示意圖?；_通過絲杠傳動，可沿一直線的有界導軌沿水平方向運動；擺桿通過鉸鏈與滑臺連接，可在沿直線平面內(nèi)擺動?；_質(zhì)量為M，擺桿質(zhì)量為m，擺桿轉(zhuǎn)動慣量為J，滑臺摩擦系數(shù)為c,擺桿轉(zhuǎn)動軸心到桿質(zhì)心的長度為L,加在滑臺水平方向上的合力為u,滑臺位置為x,擺桿與鉛直向上的夾角為。(1)以為輸入，為輸出，列寫系統(tǒng)的微分方程；(2)求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；(3)試列寫該系統(tǒng)的狀態(tài)方程及輸出方程。第四篇：實驗一 典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真實驗一典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真一、實驗目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模塊的使用方法。2．通過觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號作用下的動態(tài)特性，加深對各典型環(huán)節(jié)響應曲線的理解。3．定性了解各參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。利用SIMULINK功能模塊可以快速的建立控制系統(tǒng)
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