哈工大机电系统控制基础大作业Matlab时域分析

成绩《机电系统控制根底》大作业一基于MATLAB的机电控制系统响应分析姓名学号班级学院哈尔滨工业大学2023年12月12日作业题目1.用MATLAB绘制系统的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线。2.用MATLAB求系统的单位阶跃响应性能指标：上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。3.数控直线运开工作平台位置控制示意图如下：伺服电机原理图如下：(1)假定电动机转子轴上的转动惯量为J1，减速器输出轴上的转动惯量为J2，减速器减速比为i，滚珠丝杠的螺距为P，试计算折算到电机主轴上的总的转动惯量J；(2)假定工作台质量m，给定环节的传递函数为Ka，放大环节的传递函数为Kb，包括检测装置在内的反应环节传递函数为Kc，电动机的反电势常数为Kd，电动机的电磁力矩常数为Km，试建立该数控直线工作平台的数学模型，画出其控制系统框图；(3)忽略电感L时，令参数Ka=Kc=Kd=R=J=1，Km=10，P/i=4π，利用MATLAB分析kb的取值对于系统的性能的影响。题目1源代码：t=[0:0.01:5];u=t;C=[25],R=[1,4,25];G=tf(C,R);[y1,T]=step(G,t);y2=lsim(G,u,t);subplot(121),plot(T,y1);xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');gridon;subplot(122),plot(t,y2);gridon;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');仿真结果及分析：题目2源代码：t=[0:0.001:1];yss=1;dta=0.02;C=[25],R=[1,4,25];G=tf(C,R);y=step(G,t);r=1;whiley(r)<yss;r=r+1;endtr=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y);tp1=(tp-1)*0.001;mp=(ymax-yss)/yss;s=1001;whiley(s)>1-dta&&y(s)<1+dta;s=s-1;endts=(s-1)*0.001;[trtp1mpts]仿真结果及分析：C=25ans=0.43300.68600.25381.0000由输出结果知：上升时间为0.4330秒，峰值时间为0.6860秒，最大超调量为0.2538，调整时间1.0000秒。题目3源代码：symss;t=[0:0.001:2];b=0.1;num1=20*b;den1=[110num1];G1=tf(num1,den1);b=1;num2=20*b;den2=[110num2];G2=tf(num2,den2);b=10;num3=20*b;den3=[110num3];G3=tf(num3,den3);b=100;num4=20*b;den4=[110num4];G4=tf(num4,den4);[y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t);[y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t);[y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);[y4,T]=impulse(G4,t);[y4a,T]=step(G4,t);figureplot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-',T,y4,':','LineWidth',2);legend('b=0.1','b=1','b=10','b=100');xlabel('t(sec)');ylabel('x(t)');gridon;figureplot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-',T,y4a,':','LineWidth',2);legend('b=0.1','b=1','b=10','b=100');xlabel('t(sec)');ylabel('x(t)');gridon;symss;t=[0:0.001:5];b=0.1;num1=20*b;den1=[110num1];G1=tf(num1,den1);b=1;num2=20*b;den2=[110num2];G2=tf(num2,den2);b=10;num3=20*b;den3=[110num3];G3=tf(num3,den3);b=100;num4=20*b;den4=[110num4];G4=tf(num4,den4);y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t);y4=step(G4,t);plot(t,y1,'--',t,y2,'-.',t,y3,'-',t,y4,':','LineWidth',2);legend('b=0.1','b=1','b=10','b=100');xlabel('t(sec)');ylabel('x(t)');gridon;yss=1;dta=0.02;r=1;whiley1(r)<yss&r<5001;r=r+1;endtr1=(r-1)*0.001;disp('tr1=');disp(tr1);[ymax,tp]=max(y1);tp1=(tp-1)*0.001;disp('tp1=');disp(tp1);mp1=(ymax-yss)/yss;disp('mp1=');disp(mp1);s=5001;whiley1(s)>1-dta&y1(s)<1+dta;s=s-1;endts1=(s-1)*0.001;disp('ts1=');disp(ts1);r=1;whiley2(r)<yss&r<5001;r=r+1;endtr2=(r-1)*0.001;disp('tr2=');disp(tr2);[ymax,tp]=max(y2);tp2=(tp-1)*0.001;disp('p2=');disp(tp2);mp2=(ymax-yss)/yss;disp('mp2=');disp(mp2);s=5001;whiley2(s)>1-dta&y2(s)<1+dta;s=s-1;endts2=(s-1)*0.001;disp('ts2=');disp(ts2);r=1;whiley3(r)<yss;r=r+1;endtr3=(r-1)*0.001;disp('tr3=');disp(tr3);[ymax,tp]=max(y3);tp3=(tp-1)*0.001;disp('tp3=');disp(tp3);mp3=(ymax-yss)/yss;disp('mp3=');disp(mp3);s=5001;whiley3(s)>1-dta&y3(s)<1+dta;s=s-1;endts3=(s-1)*0.001;disp('ts3=');disp(ts3);r=1;whiley4(r)<yss;r=r+1;endtr4=(r-1)*0.001;disp('tr4=');disp(tr4);[ymax,tp]=max(y4);tp4=(tp-1)*0.001;disp('tp4=');disp(tp4);mp4=(ymax-yss)/yss;disp('mp4=');disp(mp4);s=5001;whiley4(s)>1-dta&y4(s)<1+dta;s=s-1;endts4=(s-1)*0.001;disp('ts4=');disp(ts4);仿真结果及分析：b上升时间tr/s峰值时间tp/s最大超调量mp/%调整时间ts/s0.1010100.14700.237030.500.77401000.03800.071070.220.78203.1设小齿轮所在的轴为轴，大齿轮所在的轴为轴。，，分别为总负载，小齿轮和大齿轮的负载，为轴输入转矩。根据力平衡原理，，轴的力平衡方程分别为，分别为小齿轮和大齿轮的角速度.根据轴输入转矩是由轴上的负载转矩获得的，与且它们的转速成反比，所以有：将工作台质量折算到轴。在工作台和丝杠间，驱动丝杠使工作台运动。根据动力平衡关系，即丝杠转动一周所做的功等于工作台前进一个导程时其惯性力所做的功，有为工作台位移时的线速度，为导程。又根据传动关系有：联立以上各式有：由于故3.2首先求直流电机传递函数：〔1〕电枢回路电压平衡方程：式中是反电动势，它是电枢旋转时产生的反电动势。并且有〔2〕电磁转矩方程〔3〕电动机轴上的转矩平衡方程消去，，，得对上式进行拉式