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机电实验指导书范文 机电控制理论及应用实验指导书机械工程与自动化学院机械电子与自动化系xx年10月11)(1dennumsG?22)(2dennumsG?)(sX)(sY11)()(dennumsGsGc?)(sX)(sY?11)(dennumsG?)(sX)(sY?22)(dennumsH?实验一传递函数的求取实验名称传递函数的求取实验目的掌握MATLAB有关传递函数求取及其零、极点计算的函数。 准备知识求串联环节的传递函数串联后的传递函数为dennumsXsYsG?)()()(MATLAB计算公式num,den=series(num1,den1,num2,den2)求并联环节的传递函数并联后的传递函数为dennumsXsYsG?)()()(MATLAB计算公式num,den=parallel(num1,den1,num2,den2)求单位反馈控制系统的传递函数闭环传递传递函数为dennumsGsGsGsGsXsYsGcCB?)() (1)()()()()(?MATLAB计算公式num,den=cloop(num1,den1,sign)Sign参数正反馈用1，负反馈用1。 缺省情况为负反馈。 求闭环控制系统的传递函数闭环传递函数为dennumsHsGsGsGsGsXsYsGcCB?)()() (1)()()()()(?MATLAB计算公式num,den=feedback(num1,den1,num2,den2,sign)Sign参数正反馈用1，负反馈用1。 缺省情况为负反馈。 22)(2dennumsG?11)(1dennumsG?)(sX)(sY多项式相乘多项式?21asa?与?21bsb?相乘，需要先建立两个多项式对应的向量a、b，然后利用MATLAB函数Conv()进行。 例a=1,2;b=2,3;c=conv(a,b)上面三个命令就是求取多项式?实验内容1.特征多项式的建立与特征根的求取2.传递函数零、极点的求取pzmap(num,den),title(极点零点图)输出传递函数的极点和零点图。 ?2?s与?32?s相乘后的向量。 3.求单位反馈系统的传递函数在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果p=1,3,0,4;构建特征多项式43)(23?sssp的矩阵r=roots(p)求特征方程p=poly(r)从特征根构建特征多项式的矩阵043)(23?sssp的特征根在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果num1=6,0,1;den1=1,3,3,1;构建传递函数z=roots(num1)求?sp=roots(den1)求?sn1=1,1;n2=1,2;d1=1,2*i;d2=1,-2*i;d3=1,3;num2=conv(n1,n2)求多项式den2=conv(d1,conv(d2,d3)求多项式13316)(232?sssssG的特征多项式G的零点的极点G)2)(1(?ss)3)(s21)(2(?)2?s?jssjsprintsys(num2,den2)构建)3) (2)(2()(?()(?sjsjssHnum=conv(num1,den2);den=conv(den1,num2);构建)()(sHsG的特征多项式的矩阵printsys(num,den)输出以多项式表示的传递函数在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果numg=1;deng=500,0,0;构建传递函数2500s1)(ssG?的特征多项式numc=1,1;denc=1,2;构建传递函数21)(?ssGc的特征多项式num1,den1=series(numg,deng,numc,denc);求num,den=cloop(num1,den1,-1)求开环传递函数为printsys(num,den)输出传递函数)()(sGsGc)()(sGsGc的闭环传递函数?5231s2?ss6252?ss?4.求反馈联接系统的传递函数num,den=feedback(numg,deng,numh,denh)printsys(num,den)5.自行利用MATLAB命令求取以下系统传递函数及其零、极点，并依次记录下各命令及结果。 在命令窗口依次运行下面命令，并记录各命令运行后结果numg=1;deng=500,0,0;构建传递函数25001?1)(ssG?的特征多项式numh=1,1;denh=1,2;构建传递函数2)(?sssH的特征多项式实验二系统的时间响应分析实验名称系统的时间响应分析实验目的掌握MATLAB进行时间响应分析的编程；根据实验结果分析一阶惯性系统以及二阶系统的时间响应特征以及系统性能与系统参数之间的关系。 准备知识设输入x(t)，为输出为y(t)，仿真时间段为矩阵t。 系统的传递函数用特征矩阵表示为dennumsG?)(利用MATLAB求取系统时间响应的函数有求取单位阶跃响应,y求取单位脉冲响应,y求取任意输入的时间响应),(,tdennumsteptx?),(,tdennumimpulsetx?),(,tudennumlsimtxy?（注u表示输入列向量）实验内容1.一阶系统时间响应的仿真自行建立m文件，程序如下，文件名为test00.m，并运行程序，记录下时间响应曲线，比较两个系统的性能。 plot(t,y1,r,t,y2,b),grid;xlabel(时间秒);ylabel(单位阶跃响应);2.二阶系统时间响应的仿真自行建立m文件，程序如下，文件名为test01.m，并运行程序，记录下时间响应曲线，比较两个系统的性能。 自行建立m文件，程序如下，文件名为test02.m，并运行程序，记录下时间响应曲线，比较系统取不同阻尼比时的性能。 xlabel(时间s);ylabel(时间响应);num1=10;den1=3,1;num2=10;den2=10,1;t=0:0.5:20;y1,x,t=step(num1,den1,t);y2,x,t=step(num2,den2,t);numg=1;deng=1,12,0;k1=100;k2=50;num1=k1*numg;num2=k2*numg;numa,dena=cloop(num1,deng);numb,denb=cloop(num2,deng);t=0:0.05:2;y1,x,t=step(numa,dena,t);y2,x,t=step(numb,denb,t);subplot(2,1,1);plot(t,y1),title(k=100时的阶跃响应),grid;xlabel(时间s);ylabel(时间响应)subplot(2,1,2);plot(t,y2),title(k=50时的阶跃响应),grid;xlabel(时间s);ylabel(时间响应);t=0:0.1:12;num=4;zeta1=0;zeta2=0.4;zeta3=0.707;zeta4=0.9;zeta5=1.0;zeta6=3;den1=1,2*2*zeta1,4;den2=1,2*2*zeta2,4;den3=1,2*2*zeta3,4;den4=1,2*2*zeta4,4;den5=1,2*2*zeta5,4;den6=1,2*2*zeta6,4;y1,x,t=step(num,den1,t);y2,x,t=step(num,den2,t);y3,x,t=step(num,den3,t);y4,x,t=step(num,den4,t);y5,x,t=step(num,den5,t);y6,x,t=step(num,den6,t);plot(t,y1,t,y2,t,y3,t,y4,t,y5,t,y6),title(zata=0,0.4,0.707,0.9,1,3),grid;3.自行编制程序设单位反馈系统的开环传递函数为)7(25?s)(?ssG，编写求系统闭环传递函数、系统单位阶跃响应以及显示其响应曲线的程序。 4.任意输入时的时间响应自行建立m文件，程序如下，文件名为test03.m，并运行程序，记录下系统的时间响应曲线。 642?ss5.某高阶系统的传递函数为?s?428?sG，试利用MATLAB编程求取系统的单位阶跃响应，并利用主导极点简化系统，再求简化后系统的单位阶跃响应，记录下程序和响应曲线，比较简化前后系统响应曲线，有何结论？6()10.25?28()12s?函数为margin，可以在matlab命令窗口中输入help margin查看这个函数的功能。 同时将去掉反馈校正和引入校正后的系统性能进行比较。 6.控制系统如下图所示。 124,() (1)(10.5)G sGsssss?，引入反馈校正csG s?，试确定校正后系统的相角裕度，并绘制系统的Bode图。 计算相角裕度的t=0:0.1:10;num1=4;den1=1,2.4,0;num2=4;den2=1,1.