彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)的建模與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)線性系統(tǒng)理論結(jié)課報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-03-04 13:06本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】彈簧、阻尼器、質(zhì)量塊是組成機(jī)械系統(tǒng)的理想元件。緩沖裝置是吸收和耗散過(guò)程產(chǎn)生能量的主要部件，其吸收耗散。能量的能力大小直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。緩沖器在生活中處處可見(jiàn)，例如。穩(wěn)定與否直接影響著交會(huì)對(duì)接的成功。因此，對(duì)彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)的研究有著。非常深的現(xiàn)實(shí)意義。其中，微分方程是基本的數(shù)學(xué)模型，不論是機(jī)械的、液。壓的、電氣的或熱力學(xué)的系統(tǒng)等都可以用微分方程來(lái)描述。微分方程的解就是系。統(tǒng)在輸入作用下的輸出響應(yīng)。通常情況下，列寫(xiě)機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的微分方程都是應(yīng)用力學(xué)中的牛頓定。律、質(zhì)量守恒定律等。彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)是最常見(jiàn)的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)。表示小車(chē)的質(zhì)量，錯(cuò)誤!
【正文】 : Out(2)F r o m : In ( 2 )0 10 20 30 40 50S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t=00 . 511 . 522 . 53x 1 03F r o m : In ( 1 )To: Out(1)0 50 100 150 200 1 . 51 0 . 500 . 511 . 52x 1 03To: Out(2)F r o m : In ( 2 )0 50 100 150 200S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t= 圖 212 零階保持器離散化 華北電力大學(xué)（保定）線性系統(tǒng)理論結(jié)課報(bào)告 24 一階保持器 采用一階保持器進(jìn)行離散化， 程序如下 : A=[0 0 1 0。0 0 0 1。 400 300 9 6。150 200 3 ]。 B=[0 0。0 0。1 0。0 ]。 C=[1 0 0 0。0 1 0 0]。 D=[0 0。0 0]。 p=[15+40i,1540i,3+10i,310i]。 k=place(A,B,p)。 [H,I,J,K]=c2dm(AB*k,B,C,D,39。foh39。) dstep(H,I,J,K) 同樣，分別設(shè)置采樣時(shí)間為 ， ， ，運(yùn)行程序，得到下圖： 00 . 511 . 522 . 53x 1 03F r o m : In ( 1 )To: Out(1)0 5 10 15 20 251 0 . 500 . 511 . 52x 1 03To: Out(2)F r o m : In ( 2 )0 5 10 15 20 25S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t= 華北電力大學(xué)（保定）線性系統(tǒng)理論結(jié)課報(bào)告 25 00 . 511 . 522 . 53x 1 03F r o m : In ( 1 )To: Out(1)0 10 20 30 40 50 1 . 51 0 . 500 . 511 . 52x 1 03To: Out(2)F r o m : In ( 2 )0 10 20 30 40 50S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t= 00 . 511 . 522 . 53x 1 03F r o m : In ( 1 )To: Out(1)0 50 100 150 200 1 . 51 0 . 500 . 511 . 52x 1 03To: Out(2)F r o m : In ( 2 )0 50 100 150 200S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t= 圖 213 一階保持器離散化 華北電力大學(xué)（保定）線性系統(tǒng)理論結(jié)課報(bào)告 26 雙線性變換法 采用 雙線性變換法進(jìn)行離散，程序如下： A=[0 0 1 0。0 0 0 1。 400 300 9 6。150 200 3 ]。 B=[0 0。0 0。1 0。0 ]。 C=[1 0 0 0。0 1 0 0]。 D=[0 0。0 0]。 p=[15+40i,1540i,3+10i,310i]。 k=place(A,B,p)。 [H,I,J,K]=c2dm(AB*k,B,C,D,39。tustin39。)。 dstep(H,I,J,K) 同樣，分別設(shè)置采樣時(shí)間為 ， ， ，運(yùn)行程序，得到下圖： 00 . 511 . 522 . 53x 1 03F r o m : In ( 1 )To: Out(1)0 10 20 301 0 . 500 . 511 . 52x 1 03To: Out(2)F r o m : In ( 2 )0 10 20 30S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t= 華北電力大學(xué)（保定）線性系統(tǒng)理論結(jié)課報(bào)告 27 00 . 511 . 522 . 53x 1 03F r o m : In ( 1 )To: Out(1)0 10 20 30 40 501 0 . 500 . 511 . 52x 1 03To: Out(2)F r o m : In ( 2 )0 10 20 30 40 50S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t= 00 . 511 . 522 . 53x 1 03F r o m : In ( 1 )To: Out(1)0 50 100 150 200 1 . 51 0 . 500 . 511 . 52x 1 03To: Out(2)F r o m : In ( 2 )0 50 100 150 200S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude t= 圖 214 雙線性變換法離散化 華北電力大學(xué)（保定）線性系統(tǒng)理論結(jié)課報(bào)告 28 本文選用一 典型的 彈簧 質(zhì)量 阻尼 模型 ， 首先判別它的 能控 性、 能觀性 ，分析它的 穩(wěn)定性，并對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)反饋和極點(diǎn)配置 ，又設(shè)計(jì)了 狀態(tài)觀測(cè)器，最后對(duì)其進(jìn)行 了 離散化，得到了離散化后取不同采樣時(shí)間的仿真圖形。 在做這次作業(yè)的過(guò)程中，我碰到了許多困難。由于在本科學(xué)校時(shí)， Matlab是一門(mén)選修課，所以這個(gè)軟件對(duì)我來(lái)說(shuō)很陌生，基本不太會(huì)。于是從圖書(shū)館借了幾本書(shū)學(xué)習(xí)如何使用 Matlab。其中對(duì)我?guī)椭绕浯蟮氖屈S忠霖先生編寫(xiě)的《 控制系統(tǒng) MATLAB 計(jì)算及仿真 》。專(zhuān)門(mén)把控制系統(tǒng)在 Matlab 中用到的相關(guān)內(nèi)容作了詳細(xì)的介紹。學(xué)習(xí)這本書(shū)的過(guò)程，我受益匪淺。通過(guò)這次作業(yè)，我不僅加深了對(duì)現(xiàn)代控制理論這門(mén)課的理解，還學(xué)習(xí)了一個(gè)非常有用的軟件，這是意外 收獲。另外就是，模型到公式的轉(zhuǎn)化讓枯燥死板的課本知識(shí)與實(shí)際緊密的結(jié)合了起來(lái)。這樣在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)更加有動(dòng)力，同時(shí)也為以后的研究學(xué)習(xí)還有工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 [1] 于希寧．自動(dòng)控制理論 [M]．北京：中國(guó)電力出版社， 2021． [2] 黃忠霖．控制系統(tǒng) MATLAB 計(jì)算及仿真 [M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2021． [3] 徐寶云．計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù) [M]．北京：北京理工大學(xué)出版社， 2021． [4] 韓璞，劉長(zhǎng)良．控制系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù) [M]．北京：中國(guó)電力出版社， 2021． [5] 白艷艷，張曉?。椈?質(zhì)量 阻尼系統(tǒng)模型的數(shù)軸法 [J]．噪聲與振動(dòng)控制， 2021,6．
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