機(jī)械工程控制理論大作業(yè)參考模板

1、傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！機(jī)械工程控制理論課程作業(yè) 2015.12.121中國(guó)石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 研15級(jí)一、計(jì)算題(應(yīng)用matlab求解)1. 一系統(tǒng)由下列兩個(gè)子系統(tǒng)并聯(lián)而成，試確定該系統(tǒng)的整體狀態(tài)方程模型、傳遞函數(shù)模型，并確定系統(tǒng)的零、極點(diǎn)。如取采樣周期t=0.1s，確定該系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的z傳遞函數(shù)和離散狀態(tài)方程，并判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 子系統(tǒng)1：系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的參數(shù) 子系統(tǒng)2：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型為解：分別求出兩個(gè)子系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間方程再并聯(lián)，就可以求出整體模型。matlab語(yǔ)句：a=-2 -5;1 0;b=1;0;c=1 2;d=0;ss1=ss(a,b

2、,c,d) ; %建立子系統(tǒng)1的狀態(tài)空間模型sys1=tf(ss1) ; %建立子系統(tǒng)1的傳遞函數(shù)sys2=tf(3,1 3) ; %建立子系統(tǒng)2的傳遞函數(shù)sys=parallel(sys1,sys2) %建立整體系統(tǒng)傳遞函數(shù) 結(jié)果為：ss=ss(sys) %建立整體系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！pole(sys) %求系統(tǒng)的極點(diǎn)zero(sys) %求系統(tǒng)的零點(diǎn)sd=c2d(sys,0.1,'zoh') %建立t=0.1時(shí)，系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)ssd=c2d(ss,0.1) %建立t=0.1時(shí)，系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希

3、望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則是系統(tǒng)全部極點(diǎn)均有負(fù)實(shí)部，從極點(diǎn)的結(jié)果看出，所有結(jié)果均有負(fù)實(shí)部，所以該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。2. 時(shí)不變系統(tǒng) ，且 , 試計(jì)算該系統(tǒng)的特征值，并判別其能控性與能觀性，確定系統(tǒng)狀態(tài)方程模型(對(duì)角標(biāo)準(zhǔn)型)。解：a=-3 1 3;1 -3 5;6 1 7;b=1 0;0 1;0 0;c=1 2 3;4 1 2;d=0;ss=ss(a,b,c,d)eig(ss) %求系統(tǒng)特征值n=rank(ctrb(a,b); %能控性判斷if n=3傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！ disp('系統(tǒng)能控')elsedisp('系

4、統(tǒng)不能控')end 結(jié)果是n=3,系統(tǒng)能控h=rank(obsv(a,c); %能觀性判斷if h=3 disp('系統(tǒng)能觀')else disp('系統(tǒng)不能觀')end; 結(jié)果是h=3，系統(tǒng)能觀sys=canon(ss,'modal') %系統(tǒng)狀態(tài)方程模型（對(duì)角標(biāo)準(zhǔn)型） 3. 若系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型參數(shù)選擇加權(quán)矩陣q=diag1, 2, 3, 4及r=eye(2), 則設(shè)計(jì)出這一線性二次型指標(biāo)的最優(yōu)控制器及在最優(yōu)控制下的閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)位置。 matlab語(yǔ)句：a=0 1 0 0;0 0 1 0;-3 1 2 3;2 1 0 0;b=1 0;

5、2 1;3 2;4 3.5;q=1 0 0 0;0 2 0 0;0 0 3 0;0 0 0 4;r=eye(2);k,s,e=lqr(a,b,q,r); %求解里卡蒂方程disp(k); %最優(yōu)控制器disp(s); %反饋增益矩陣傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！disp(e); %閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)結(jié)果是：k=e=4. 已知線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程，試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性：(a) , (b) （a）matlab語(yǔ)句：a=1 0.5;0.5 0;e=eig(a);f=find(abs(e)>1);if (length(f)=0) disp('系統(tǒng)穩(wěn)定')else

6、 disp('系統(tǒng)不穩(wěn)定')end （b）matlab語(yǔ)句：a=0.368 0.632;-0.632 0.632;e=eig(a);f=find(abs(e)>1);if (length(f)=0) disp('系統(tǒng)穩(wěn)定')else disp('系統(tǒng)不穩(wěn)定')end二、編程題(選做2題)1. 現(xiàn)有一組開(kāi)環(huán)系統(tǒng)頻率特性數(shù)據(jù)（g(jwi)h(jwi), i=1,2,n），試編寫(xiě)一小程序，來(lái)判斷對(duì)應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定.%假設(shè)試驗(yàn)傳遞函數(shù)傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！num=2;den=1 3 5 6;%試驗(yàn)產(chǎn)生開(kāi)環(huán)的頻率響

7、應(yīng)數(shù)據(jù)h,w=freqs(num,den)%由試驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)disp('試驗(yàn)數(shù)據(jù)gh(jw)')hsum0=sum(h);for b1=0:50 for den1=(num+1):51 num,den=invfreqs(h,w,num1,den1); h1=freqs(num,den,w); sum1=sum(h1); %比較試驗(yàn)數(shù)據(jù)和估計(jì)數(shù)據(jù)之間的誤差 if(norm(sum1)-(sum0)<1e-5 g=tf(num,den); break end end if(norm(sum1)-(sum0)<1e-5 g=tf(num,den); brea

8、k endend%開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)g;%閉環(huán)傳遞函數(shù)gg=1+g;num0,den0=tfdata(gg);num0=num0:;a=roots(num0);flag=0;for i=1:length(a) if real(a(i)>0 flag=flag+1; endendif flag>0 disp('閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定')else傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！ disp('閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定')end2. 現(xiàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得一線性系統(tǒng)的頻率特性參量，相關(guān)數(shù)據(jù)存在文件fredataa.mat，應(yīng)用invfreqs語(yǔ)句估計(jì)該系統(tǒng)參數(shù)(傳遞函數(shù)

9、分子、分母系數(shù))。load fredataa.matn=20; e1=1e-7; e2=1e-5;for i=1:nflag=0;for j=i:n b,a=invfreqs(h,w,i,j);h1=freqs(b,a,w);e=norm(h1-h);if e<=e1&b(1)>=e2flag=1;disp('分子解為:')b=bdisp('分母解為:')a=adisp('傳遞函數(shù)為:')tf(b,a)breakendend if flag=1 break;endend3. 編寫(xiě)求解線性時(shí)變系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)的子程序。 4. 編寫(xiě)

10、一個(gè)小程序計(jì)算閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，輸入?yún)?shù)包括：開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)與輸入信號(hào)。5 應(yīng)用符號(hào)運(yùn)算工具包和ode45等相關(guān)語(yǔ)句編寫(xiě)基于變分法求解最優(yōu)控制的一個(gè)小程序。6. 其它課內(nèi)布置的編程題。三、仿真及綜合題任選1題，要求寫(xiě)1 篇小論文，論述仿真模型及仿真結(jié)果。所遞交仿真程序代碼應(yīng)能實(shí)際運(yùn)行，并能動(dòng)畫(huà)演示。1. 開(kāi)發(fā)一個(gè)普通倒立擺控制的自動(dòng)仿真系統(tǒng)。(n<11)2. 建立1-4階倒立擺控制模型，并進(jìn)行仿真，考慮小車的線性磨擦(小車磨擦力同速度成反比)。傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！3. 建立1-3階倒立擺控制模型，并進(jìn)行仿真，考慮小車的非線性磨擦。4. 建立1-3階倒立擺非線性控制模型，并進(jìn)行仿真。5. 建立1-3階倒立擺控制模型，并進(jìn)行仿真，考慮小