长沙理工大学机械控制工程基础Matlab实验报告

班级·学号 机制10-04 谢宜波 实验日期 任课教师 唐宏宾 实验名称 实验一 控制系统的数学模型 验证型 一、实验目的及要求： 由系统的结构方框图得到控制系统模型，其传递函数方框图，用SIMULINK模型结构图化简控制系统模型，分析系统的阶跃响应，并绘制响应曲线。 二、上机内容： 1、 Matlab基础 2、 Matlab中系统建模 3、 Matlab分析系统的动态特性 三、实验平台 四、操作过程、源程序和计算结果： 1、题目：已知X〔s〕=s^2+2*s+3, Y(s)=s+4求取Z(s)=X(s)Y(s)的表达式，Z〔s〕=0的根，以及Z〔s〕在s=0时的值。 源程序：x=[1 2 3];y=[1 4]; z=conv(x,y) r=roots(z) p=poly(r) v=polyval(z,3) 计算结果： 2、题目：在Matlab中表达系统G〔s〕=2〔s+2〕〔s+7〕/(s+3)〔s+7〕〔s+9〕。 源程序： z=[-2 -7]; p=[-3 -7 -9]; k=2; sys=zpk(z,p,k) 计算结果： 3、题目： 源程序： numh=[1 1]; denh=[1 2]; sysh=tf(numh,denh); numg=[1]; deng=[500 0 0]; sysg=tf(numg,deng); sys=feedback(sysg,sysh) 计算结果： 4、题目： 源程序：计算结果 ： 5、题目：已知二阶系统 G〔S〕=1/s²+2ζs+1 Matlab法绘制ζ分别取值0.1、0.25、0.5、1.0时系统的单位脉冲响应。 源程序： t=[0:0.1:10]; num=1; zeta1=0.1;den1=[1 2*zeta1 1];sys1=tf(num,den1); zeta2=0.25;den2=[1 2*zeta2 1];sys2=tf(num,den2); zeta3=0.5;den3=[1 2*zeta3 1];sys3=tf(num,den3); zeta4=1.0;den4=[1 2*zeta4 1];sys4=tf(num,den4); impulse(sys1,sys2,sys3,sys4,t); grid on; 计算结果： 6、题目：已知二阶系统 G〔S〕=1/s²+2ζs+1 Matlab法绘制ζ分别取值0.1、0.2、0.4、0.7、1.0、2.0是的系统的单位阶跃相应。 源程序： t=[0:0.1:12];num=[1]; zeta1=0.1;den1=[1 2*zeta1 1];sys1=tf(num,den1); zeta2=0.2;den2=[1 2*zeta2 1];sys2=tf(num,den2); zeta3=0.4;den3=[1 2*zeta3 1];sys3=tf(num,den3); zeta4=0.7;den4=[1 2*zeta4 1];sys4=tf(num,den4); zeta5=1.0;den5=[1 2*zeta5 1];sys5=tf(num,den5); zeta6=2.0;den6=[1 2*zeta6 1];sys6=tf(num,den6); step(sys1,sys2,sys3,sys4,sys5,sys6,t); title('\\zeta= 0.1 0.2 0.4 0.7 1.0 2.0'); grid on; 计算结果： 五、评阅成绩 评阅老师 2012 年 月 日

《机械控制工程基础》实验报告二

班级·学号 机制10-04 谢宜波 实验日期 任课教师 唐宏宾 实验名称 实验二 控制系统的性能分析 验证型 一、实验目的及要求： 本实验是用MATLAB得到控制系统的频域特性曲线，绘制给定控制系统Bode 图和Nyquist图，并表示出系统的幅值裕量和相位裕量，-π穿越频率和剪切频率等频域性能指标；用频率法对控制系统进行稳定性判断。 二、上机内容： 1、Matlab中的频率响应函数 2、Matlab求取稳定性裕量 三、实验平台 四、操作过程、源程序和计算结果： 1、题目:绘制系统G〔s〕=100(s+4)/s(s+0.5)(s+50)²的Bode图。 源程序： k=100; z=[-4]; p=[0 -0.5 -50 -50]; [num,den]= zp2tf(z,p,k); bode(num,den); title('Bode Plot') grid on 计算结果： 2、题目：绘制系统G〔s〕=K/s²+4s+25，当K分别取4,10,25是的Bode图。 源程序： den=[1 4 25]; num1=4; num2=10; num3=25; sys1=tf(num1,den); sys2=tf(num2,den); sys3=tf(num3,den); bode(sys1,sys2,sys3); grid on 计算结果： 3、题目：绘制系统G〔s〕=1/s²+0.8s+1的nyquist图。 源程序：den=[1 0.8 1]; num=1; nyquist(num,den) 计算结果： 4、题目：绘制系统G〔s〕=K/s²+4s+25，当K分别取4,10,25的nyquist图。 源程序：den=[1 4 25]; num1=4; num2=10; num3=25; sys1=tf(num1,den); sys2=tf(num2,den); sys3=tf(num3,den); bode(sys1,sys2,sys3); grid on 计算结果： 5、题目： 源程序： 计算结果： 五、评阅成绩 评阅老师 2012年 月 日 《机械控制工程基础》实验报告三

班级·学号 机制10-04 谢宜波 实验日期 任课教师 唐宏宾 实验名称 实验三 控制系统的校正设计 验证型 一、实验目的及要求： 本实验是用MATLAB进行控制系统的校正设计 二、上机内容： Matlab中进行控制系统的校正设计 三、实验平台 四、操作过程、源程序和计算结果： 1、题目：已知某随动系统的系统框图如下图。现设Gc(s)2(0.5s1)，应用MATLAB软件，求系统0.5s的闭环传递函数，并求取其零点与极点，并在复平面上，标出零点与极点的位置。 源程序：numh=[1 2]; denh=[0.5 0]; sysh=tf(numh,denh); num1=[1000]; den1=[0.25 1]; sys1=tf(num1,den1); num2=[0.1]; den2=[1 0]; sys2=tf(num2,den2); num3=[1]; den3=[1]; sys3=tf(num3,den3); sys5=series(sysh,sys1) sys4=series(sys5,sys2) sys=feedback(sys4,sys3) 计算结果： 2、题目：应用SIMULINK模块，建立上题所示系统的仿真模型，并求此系统校正前后的单位阶跃响应曲线。 源程序： 计算结果：1 2 五、评阅成绩 评阅老师 2012年 月 日