實(shí)驗(yàn)二《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》Matlab仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告單

紅河學(xué)院工學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告單

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》Matlab仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告單

課程名稱(chēng)：機(jī)械工程控制基礎(chǔ)姓名：徐海洋日期：201*-11-26

成績(jī)：

年級(jí)專(zhuān)業(yè)：07機(jī)械學(xué)號(hào)：201*03050665實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地：文514

實(shí)驗(yàn)序號(hào)：實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：二階線性系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)與時(shí)域性能指標(biāo)的Matlab仿真實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1、二階線性系統(tǒng)仿真。

2、二階線性系統(tǒng)

4s2s436s12s36216s4s162單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、單位正弦輸入響應(yīng)的Matlab

2單位階躍響應(yīng)的時(shí)域性能指標(biāo)。

3、二階線性系統(tǒng)仿真。

，當(dāng)01274,0.1,0..時(shí)，單位階躍響應(yīng)的Matlab

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

三、相關(guān)Matlab仿真程序。

程序一：

>>clearnum=[16];

den=[1416];Gs=tf(num,den)t=0:0.1:20;figure(1);impulse(Gs,t)xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")

title("二階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)")figure(2);step(Gs,t)xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")

title("二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)")figure(3);

r=sin(t);lsim(Gs,r,t)xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")title("二階系統(tǒng)單位正弦輸入響應(yīng)")

Transferfunction:16--------------s^2+4s+16程序二：

>>clearnum=[4];den=[124];

disp("二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)")Gs=tf(num,den)

disp("無(wú)阻尼固有頻率與阻尼比")

[WnXita]=damp(Gs)Wn=Wn(1)Xita=Xita(1)disp("二階系統(tǒng)性能指標(biāo)如下")

tr=(pi-atan(sqrt(1-Xita^2)/Xita))/Wn/sqrt(1-Xita^2)

tp=pi/Wn/sqrt(1-Xita^2)ts=3.5/Xita/WnMp=exp(-pi*Xita/sqrt(1-Xita^2))*100

二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)

Transferfunction:4-------------s^2+2s+4

無(wú)阻尼固有頻率與阻尼比

Wn=

2.00002.0000

Xita=

0.50000.50

Wn=

2.0000

Xita=

0.5000

二階系統(tǒng)性能指標(biāo)如下tr=

1.2092tp=

1.8138ts=

3.5000

Mp=

16.3034程序三：

clearclcnum=1;Wn=6;

xita1=0.1;den1=[1/Wn^22*xita1/Wn1];xita2=0.2;den2=[1/Wn^22*xita2/Wn1];xita3=0.4;den3=[1/Wn^22*xita3/Wn1];xita4=0.7;den4=[1/Wn^22*xita4/Wn1];xita5=1.0;den5=[1/Wn^22*xita5/Wn1];xita6=2.0;den6=[1/Wn^22*xita6/Wn1];t=0:0.05:4;

[y1xt]=step(num,den1,t);[y2xt]=step(num,den2,t);[y3xt]=step(num,den3,t);[y4xt]=step(num,den4,t);[y5xt]=step(num,den5,t);[y6xt]=step(num,den6,t);

figure(1)

plot(t,y1,"b-",t,y2,"r--",t,y3,"k",t,y4,"g:",t,y5,"m-.",t,y6,"b.");xlabel("t(s)"),ylabel("y(t)");

title("阻尼比xita=0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,2.0")

legend("xita1=0.1","xita2=0.2","xita3=0.4","xita4=0.7","xita5=1","xita6=2")

四、相關(guān)Matlab仿真圖形。

五、判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，并說(shuō)明理由。

二階線性系統(tǒng)二階線性系統(tǒng)

16s4s164s2s422極點(diǎn)實(shí)部全為負(fù)，所以此系統(tǒng)穩(wěn)定。極點(diǎn)實(shí)部全為負(fù)，所以此系統(tǒng)穩(wěn)定。

二階線性系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定。

36s12s362當(dāng)0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,2.0時(shí)，其實(shí)部全為負(fù)數(shù)，所以系

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《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》Matlab仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告單

課程名稱(chēng)：《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)姓名：日期：

成績(jī)：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：

實(shí)驗(yàn)二：一階、二階線性系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的Matlab仿真實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1、一階線性系統(tǒng)

1，當(dāng)T分別取0.1，2以及5時(shí)，系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、Ts116單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、單位正弦輸入響應(yīng)的Matlab24s4s16單位斜坡響應(yīng)的Matlab仿真。2、二階線性系統(tǒng)仿真。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1、熟悉Matlab中，輸出圖形的操作

2、掌握Matlab中一階、二階線性系統(tǒng)的表達(dá)

3、常握Matlab中一階、二階線性系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)的時(shí)間響應(yīng)圖形的求法。

三、相關(guān)Matlab仿真程序與仿真圖形

四、根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)的響應(yīng)圖形，討論一階線性系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)T對(duì)響應(yīng)的速度的影響。

>>num=[1];den1=[0.1,1];den2=[2,1];den3=[5,1];

Gs1=tf(num,den1)

Transferfunction:1---------0.1s+1

>>Gs2=tf(num,den2)

Transferfunction:1-------2s+5

>>Gs3=tf(num,den3)

Transferfunction:1-------5s+1

>>t=0:2:50;figure(1);

>>impulse(Gs1,t)holdon

impulse(Gs2,t)holdon

impulse(Gs3,t)xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")

title("一階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)")>>figure(2);>>step(Gs1,t)holdonstep(Gs2,t)holdonstep(Gs3,t)xlabel("時(shí)間")xlabel("時(shí)間")

ylabel("輸出")title("一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)")

>>figure(3);>>r=t;

>>lsim(Gs1,r,t)>>holdon

>>lsim(Gs2,r,t)>>holdon

>>lsim(Gs3,r,t)>>xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")

title("一階系統(tǒng)單位斜坡響應(yīng)")

附件：一階線性系統(tǒng)

10單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、單位斜坡響應(yīng)的Matlab仿真。4s1程序：

clear%清除Matlab中還存在的變量、命令（相當(dāng)于從新的命令開(kāi)始寫(xiě)新的程序）num=[10];%設(shè)置分子多項(xiàng)式。num是一變量名，變量名可以任意取。一般分子多項(xiàng)

式的變量名就取num。數(shù)值是系數(shù)，用[]括起來(lái)，如果只有常數(shù)項(xiàng)，可以不用括起來(lái)�！埃弧北硎静伙@示該命令的結(jié)果。

den=[41];%設(shè)置分母多項(xiàng)式。分母多項(xiàng)式的變量名，一般取den。Gs=tf(num,den)%設(shè)置傳遞函數(shù)�！皌f”是一個(gè)命令，讓分子多項(xiàng)式和分母多項(xiàng)式變成相

應(yīng)的傳遞函數(shù)。命令后面一般要用（），括號(hào)在參加運(yùn)算的變量要用“，”逗號(hào)隔開(kāi)。沒(méi)有和“；”，表面程序執(zhí)行后，顯示該傳遞函數(shù)的表達(dá)式。

t=0:0.1:50;%設(shè)置時(shí)間長(zhǎng)度與步長(zhǎng)。“t”為一變量符號(hào)，“t”的取值為0，0.1，0.2…50figure(1);%開(kāi)始畫(huà)第一張圖形�！癴igure”是一個(gè)命令，執(zhí)行后，出現(xiàn)繪圖框。impulse(Gs,t)%傳遞函數(shù)為Gs的單位脈沖響應(yīng)。impulse是一個(gè)命令。繪制單位脈沖

響應(yīng)的圖形。xlabel("時(shí)間")%在圖形橫坐標(biāo)上標(biāo)出“時(shí)間”。xlabel是一命令，用于改變默認(rèn)的坐

標(biāo)符號(hào)。

ylabel("輸出")

title("一階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)")%在圖形是正上標(biāo)明圖形名稱(chēng)“單位脈沖響應(yīng)”。title是

一命令，用于改變默認(rèn)的圖形名稱(chēng)。

figure(2);%準(zhǔn)備開(kāi)始繪制第二張圖形。

step(Gs,t)%傳遞函數(shù)為Gs的單位階躍響應(yīng)。step是一個(gè)命令，繪

制單位階響應(yīng)的圖形。

xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")

title("一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)")

figure(3);%準(zhǔn)備開(kāi)始繪制第三張圖形。r=t;%定義輸入為單位斜坡函數(shù)

lsim(Gs,r,t)%繪制單位斜坡響應(yīng)圖形。lsim繪制其他輸入情況下的響

應(yīng)圖形。輸入函數(shù)要事先定義，如這個(gè)語(yǔ)句中的‘r’。

xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")

title("一階系統(tǒng)單位斜坡響應(yīng)")

注：用“holdon”命令可以把三個(gè)輸出圖形顯示在同一個(gè)圖形頁(yè)面中

比較兩個(gè)傳遞函數(shù)

1010、的單位階躍響應(yīng)4s18s1G1=tf(10,[41])G2=tf(10,[8,1])t=0:0.1:50;

[y1,t]=step(G1,t);%step是單位階躍命令，等號(hào)前面的[]是用來(lái)把單位階躍響應(yīng)的輸

入時(shí)間和對(duì)應(yīng)的輸出值返回成數(shù)值矩陣。step前面加了等號(hào)，不能直接繪單位階躍響應(yīng)圖。

[y2,t]=step(G2,t);

holdon%把下面要輸出的圖形全顯示在一個(gè)頁(yè)面上plot(t,y1,"r")%把系統(tǒng)1的單位階躍的響應(yīng)數(shù)值顯示成圖形plot(t,y2,"b")xlabel("時(shí)間")xlabel("時(shí)間")ylabel("輸出")

title("兩個(gè)一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)")

legend("y1","y2")%顯示各個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線的線型。

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