【正文】 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx 觀察并分析了以上幾個(gè) 單位階躍響應(yīng)波形 ,發(fā)現(xiàn)阻尼比 ζ一定時(shí) ,固有頻率 Wn越大 ,響應(yīng)曲線的上升時(shí)間越短 ，峰值時(shí)間越短；固有頻率 Wn 一定時(shí) ,阻尼比 ζ越大， 上升時(shí)間越長(zhǎng)，峰值時(shí)間越長(zhǎng)，最大超調(diào)量越小 。close all。 sys=tf([4],[1 4]) step(sys) hold on sys=tf([16],[1 16]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([64],[1 64]) step(sys) hold on sys=tf([100],[1 14 100]) 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx step(sys) hold on sys=tf([144],[1 144]) step(sys) hold on 單位 脈沖 的響應(yīng)曲線 clc。clear。close all。 sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 6 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 12 36]) step(sys) hold on sys=tf([36],[1 24 36]) step(sys) hold on 單位 脈沖 的響應(yīng)曲線 clc。clear。 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx 2） 阻尼比 ζ =， 固有頻率 n? 分別為 12rad/s 時(shí)的 單位階躍 和單位脈沖的響應(yīng)曲線 。 den=[13 1 0 0]。 den=[13 1 0]。 den=[13 1]。 den=[13 1]。 穩(wěn)態(tài)值為： 超調(diào)量為：（ ） /= （峰值時(shí)間為 ） 調(diào)整時(shí)間為 ，誤差為（ ） /=2% 三 . 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 （ 包括運(yùn)行結(jié)果截圖 、結(jié)果 分析 等 ） (1)求以學(xué)號(hào)后兩位為時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)的單位脈沖、單位階躍、單位速度、單位加速度響應(yīng)。（ 1）試解釋以上命令的 含義，求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；（ 2）根據(jù)傳遞函數(shù)確定系統(tǒng)的 2 個(gè)參數(shù) ? 和 nw ；（ 3） 結(jié)合以下響應(yīng)圖形，指出二階系統(tǒng)時(shí)域分析主要性能指標(biāo)？ 作圖直觀求解本系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)值、超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間 。 den=[1 5, 25]。 sys=tf([20],[1 8 36 40 20]) Transfer function: 20 s^4 + 8 s^3 + 36 s^2 + 40 s + 20 step(sys) （對(duì)以上圖形要有數(shù)據(jù)分析，解釋參數(shù)的含義） 3. 在 MATLAB 環(huán)境中求系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)如下圖。 sys=tf([36],[1 36]) Transfer function: 36 s^2 + s + 36 step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) Transfer function: 36 s^2 + s + 36 step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx Transfer function: 36 s^2 + s + 36 step(sys) sys=tf([36],[1 36]) Transfer function: 36 s^2 + s + 36 step(sys) hold on sys=tf([36],[1 36]) Transfer function: 36 s^2 + s + 36 step(sys) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 41 . 61 . 8S t e p R e s p o n s eT i m e ( s e c )Amplitude 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx 5） 典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 2222)( nnn sssG ???? ??? 繪制當(dāng) ζ=,ωn取 12時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線。 3） 某系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 4 3 220G ( s) = 8 36 40s s s s? ? ? 試編程求系統(tǒng)在單位負(fù)反饋下的階躍響應(yīng)曲線，并求最大超調(diào)量。 2． 對(duì)典型二階系統(tǒng) 2222)( nnn sssG ???? ??? 1）分別繪出 )/(2 sradn ?? ， ? 分別取 0, 和 時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線，分析參數(shù) ? 對(duì)系統(tǒng)的影響，并計(jì)算 ? = 時(shí)的時(shí)域性能指標(biāo) sssprp ettt ,? 。 5．通過(guò)觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號(hào)作用下的動(dòng)態(tài)特性，加深對(duì)各典型環(huán)節(jié)響應(yīng)曲線的理解。 3． 掌握一階系統(tǒng)的時(shí)域特性，理解時(shí)間常數(shù) T 對(duì)系統(tǒng)性能的影響。 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 名稱(chēng) ： 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析實(shí)驗(yàn) 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 之三 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 1． 利用 MATLAB 對(duì)一、 二階系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析。 需要查找資料了解其程序編碼格式。但是給出一個(gè)同時(shí)涉及多個(gè)函數(shù)的問(wèn)題，還是不容易去編制和簡(jiǎn)化程序的。 s=tf(?s?)。 den = []。 例 1 1342 235 234 23 ???? ???? ssss sssG 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx 任務(wù)五沒(méi)有找到 四 . 總結(jié)及其 心得體會(huì) （ 記錄實(shí)驗(yàn)感受、上機(jī)過(guò)程中遇到的困難及解決辦法、遺留的問(wèn)題、意見(jiàn)和建議等。 (1) G1(S) G2(S) － 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx (2) 任務(wù)三：在 MATLAB 命令窗口中對(duì)該例進(jìn)行驗(yàn)證。 G = tf ( num, den )的形式 (2)采用 s=tf(?s?)。 (1)采用 num = []。缺省為‘ ’。 G %下面是 MATLB的顯示結(jié)果 Zero/pole/gain: (s+) (s^2 + + ) (s+1) (s+2) (s+3) (s+4) 任務(wù) 四：應(yīng)用 tf2zp( )函數(shù)求出例 1和任務(wù)五中系統(tǒng)的零極點(diǎn)。 G=zpk(Z,P,1)。3。 %注意使用列向量，另外注意符號(hào) P=[1。 +。返回的 G 為傳遞函數(shù)形式。該函數(shù)的調(diào)用格式為 G = zpk ( Z, P,K )。表示想獲得 num和 den的數(shù)值 任務(wù) 三 ：在 MATLAB 命令窗口中對(duì)該例進(jìn)行驗(yàn)證。) %其中 39。G=5*(s+)/((s+1)^2*(s^2+3*s+4)*(s^2+1)) [num,den]=tfdata(G,39。s39。 （ 2） tfdata()函數(shù) 如果有了傳遞函數(shù) G，則提取控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的分子 多項(xiàng)式 num和分母多項(xiàng)式 den可 以由 tfdata()函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。G=5*(s+)/((s+1)^2*(s^2+3*s+4)*(s^2+1))。s39。 den=conv(conv(conv([1,1],[1,1]),[1,3,4]),[1,0,1])。 任務(wù) 一 ：設(shè)系統(tǒng)傳遞函數(shù) 432 534 ??? ?? sss sG 采用上面兩種輸入方式，輸入其傳遞函數(shù)，并記錄命令。 輸入方式二： s=tf(?s?)。 這些命令可在命令行輸入也可編成一個(gè) M文件。 %分子多項(xiàng)式和分母多項(xiàng)式 G = tf ( num, den )。 例 1 設(shè)系統(tǒng)傳遞函數(shù) 1342 235 234 23 ???? ???? ssss sssG 輸入方式一： num = [1, 5, 3, 2]。 MATLAB還支持一種特殊的傳遞函數(shù)的輸入格式，在這樣的輸入方式下，應(yīng)該先用 s=tf(?s?)定義傳遞函數(shù)算子，然后用數(shù)學(xué)表達(dá)式直接輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 但如果分子或分母多項(xiàng)式給出的不是完全的展開(kāi)的形式，而是若干個(gè)因式的乘積，則事先需要將其變換為完全展開(kāi)的形式， 兩個(gè)多項(xiàng)式的乘積在 MATLAB下借用卷積求取函數(shù) conv( )得出，其調(diào)用格式為 p=conv(p1,p2) 其中 p1和 p2為兩個(gè)多項(xiàng)式，調(diào)用這個(gè)函數(shù)就能返回乘積多項(xiàng)式 p。 其中 num, den 分別為系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)向量。 二 、實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容 （ 1） tf ( )函數(shù) 若要在 MATLAB 環(huán)境下得到傳遞函數(shù)的形式，可以調(diào)用 tf ( )函數(shù)。 老師上課很幽默舒暢，講課主次內(nèi)容分的比較好，課上實(shí)驗(yàn)節(jié)奏感掌握 的很好。有時(shí)候一個(gè)傳遞函數(shù)有多種表示方法， 需要了解哪個(gè)更適用、更簡(jiǎn)便。 也學(xué)習(xí)啦零點(diǎn)極點(diǎn)的畫(huà)圖程序。 Gs=tf([1 1 0 0],[1 5 8 4]) pzmap(Gs) [p,z]=pzmap(Gs) p = z = 0 0 1 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx 四 . 總結(jié)及其 心得體會(huì) （ 記錄實(shí)驗(yàn)感受、上機(jī)過(guò)程中遇到的困難及解決辦法、遺留的問(wèn)題、意見(jiàn)和建議等。clear。close all。 即求 : 1)13t 2) 2sin13t 1) 2) (2) 建立 P73 頁(yè) 23（ 1 18）的傳遞函數(shù)；并利用 MATLAB 求其相應(yīng)的原函數(shù) [ ]:使用 matlab 進(jìn)行下列函數(shù)的拉式反變換 （ 2） 3()( 1)( 2 )sGs ss?? ?? （ 4）21() ( 1) ( 4 )Gs ss? ?? 姓名： XXX 《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： xxxxxxxx （ 6）2210() ( 4 ) ( 1)Gs s s s? ?? （ 8） 22 3 2 8() ( 2 4) ( 2)ssGs s s s s??? ? ? ? （ 10） 2 122() ()s a s aGs s s a??? ? （ 12）22( 1)() ( 2 )sGs s s s?? ?