《控制工程》新實驗指導書

《機械控制工程基礎》實驗指導書實驗一、時域特性的MATLAB計算機輔助分析一、傳遞函數(shù)的MATLAB部分分式展開1.基本命令1)傳遞函數(shù)的表示方法：num=[];den=[]?；騨um=conv([],[]);den=conv（[],[]）。2)部分分式展開命令：〔r,p.k〕＝residue(num,den)3）M函數(shù)2.例題：求下式的部分分式展開3.編程應用：部分分式展開num=1597den=132r=-12p=-2-1k=124.實驗報告：寫出上述編程應用部分分式展開的結(jié)果。二、時域響應曲線MATLAB分析1.時域響應MATLAB命令函數(shù)：impluse(num,den)；impluse(num,den,t)step(num,den)；step(num,den，t)lsim(num,den,u,t)2.畫圖MATLAB命令：plot()，holdon，gtext3.例題：P159例4.編程應用：P160圖7.11和圖7.127.11x=0:0.1:4*pisubplot(2,2,1);plot(x,sin(x))subplot(2,2,2);plot(x,cos(x))subplot(2,2,3);plot(x,exp(-x/5))subplot(2,2,4);plot(x,x.^2)7.12t=0:0.1:2*pix=3*cos(t)y=sin(t)subplot(2,2,1);plot(x,y);axisnormalsubplot(2,2,2);plot(x,y);axissquaresubplot(2,2,3);plot(x,y);axisequalsubplot(2,2,4);plot(x,y);axisequalright5.實驗報告：寫出P160圖7.11和圖7.12所編程序，畫出響應曲線。三．MATLAB求連續(xù)系統(tǒng)的零極點和系統(tǒng)穩(wěn)定性1.基本命令：計算多項式的根roots(den)計算零極點[p,z〕=pzmap(num,den)在復平面繪制系統(tǒng)的零極點圖pzmap(num,den)2.編程應用：den=[123456789]roots(den)結(jié)果den=123456789ans=-1.2888+0.4477i-1.2888-0.4477i-0.7244+1.1370i-0.7244-1.1370i0.1364+1.3050i0.1364-1.3050i0.8767+0.8814i0.8767-0.8814i3.實驗報告：求出上述多項式的極點編程和極點結(jié)果及穩(wěn)定性判別結(jié)果。實驗二頻域特性的MATLAB計算機輔助分析1.目的：用MATLAB進行系統(tǒng)的尼氏圖和博德圖的繪制，并討論系統(tǒng)的穩(wěn)定性，求出穩(wěn)定裕量。2.基本命令：nyquist(num,den,)Bode(num,den,w)注：w=logspace(-2,3);gridon3.編程應用：已知開環(huán)傳遞函數(shù)為num=[15]den=[151319100]nyquist(num,den)num=[15]den=[151419100]w=logspace(-2,3)Bode(num,den,w)gridon編程分別繪制出其尼氏圖、博德圖，并從博特圖上求出其幅值裕量和相角裕量。5.實驗報告：對上述編程求出其結(jié)果（尼氏圖、博特圖、穩(wěn)定裕量）實驗三控制系統(tǒng)的SIMULINK仿真實驗1.內(nèi)容：完成對控制系統(tǒng)的輸入輸出仿真，完成對控制器＋控制對象組成的反饋控制系統(tǒng)的控制效果仿真，分析PID控制器的參數(shù)調(diào)節(jié)對控制性能的影響。2.例子：3.仿真1：對象為的單位反饋系統(tǒng)階躍響應、正弦信號響應；加入控制器（PD校正器）后的階躍響應、正弦信號響應。仿真2：對象為的單位反饋系統(tǒng)階躍響應、正弦信號響應；加入控制器（近似PID校正器）后的階躍響應、正弦信號響應。仿真3：在Simulink中，自己選擇一對象，設計PID控制器模塊，調(diào)節(jié)PID參數(shù)，分析控制器參數(shù)調(diào)節(jié)對控制效果的影響，并求出控制性能較為理想的PID參數(shù)。4.實驗報告：1）上述的仿真結(jié)果圖。