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1、机械工程控制基础实验报告机械设计制造及其自动化072095班严日明学号：20091001933-15-目录一.课后MATLAB实验3第三章利用MATLAB分析系统的时间响应3第四章利用MATLAB分析频率特性6第五章利用MATLAB分析系统的稳定性8第六章利用MATLAB设计系统校正9二.第六章题6—8的解答11三．关于MATLAB中Simulink模块的学习与示例14-15-一.课后MATLAB实验第三章利用MATLAB分析系统的时间响应1.利用MATLAB求系统时间响应一系统传递函数为。求该系统在时间函数τ不同取
2、值时的单位脉冲响应、单位阶跃响应和任意输入响应。令τ=0,τ=0.125以及τ=0.025，应用MATLAB中impulse函数，可以得到系统单位脉冲响应，如图1—1；应用step函数，可以得到单位阶跃响应，如图1—1。图1—1系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应曲线其MATLAB程序如下：t=[0:0.01:0.8];%仿真时间区段nG=[50];tao=0;dG=[0.051+50*tao50];G1=tf(nG,dG);tao=0.0125;dG=[0.051+50*tao50];G2=tf(nG,dG);%三种时
3、间函数下的系统模型tao=0.025;dG=[0.051+50*tao50];G3=tf(nG,dG);[y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t);-15-[y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t);%每种时间下对应的两种系统相应[y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);subplot(2,1,1),plot(T,y1,’—‘,T,y2,’-.’,T,y3,’-‘);%生成图形，进行对比legend(‘tao
4、=0’,’tao=0.0125’,’tao=0.025’);xlabel(‘t(sec)’),ylabel(‘x(t)’);title(‘系统单位脉冲响应曲线’);gridon;subplot(2,1,2),plot(T,y1a,’—‘,T,y2a,’-.’,T,y3a,’-‘)legend(‘tao=0’,’tao=0.0125’,’tao=0.025’);xlabel(‘t(sec)’),ylabel(‘x(t)’);title(‘系统单位阶跃响应曲线’);gridon;对于任意输入，例如正弦输入作用下，应用li
5、sm函数可求得τ=0.025时系统的事件响应及误差曲线，如图1—2所示。图1—2系统在正弦输入下的时间响应及误差曲线其MATLAB程序如下：clc;t=[0:0.01:1];%仿真时间区段u=sin(2*pi*t);%输入正弦函数tao=0.025;%-15-nG=[50];dG=[0.051+50*tao50];G=tf(nG,dG);%求系统模型y=lsim(G,u,t);%求系统相应%plot(t,u,’—‘,t,y,’-‘,t,u’-y,’-.’,’linewidth’,1);%生成图形legend(‘u(t
6、)’,’xo(t)’,’e(t)’);xlabel(‘t(sec)’),ylabel(‘x(t)’);title(‘系统在正弦输入下的时间响应及误差曲线’);gridon;2.利用MATLAB求系统的瞬态性能指标以上述系统为例，利用MATLAB分别计算在τ=0,τ=0.125以及τ=0.025时系统的上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间等性能指标。所得结果如表1—1。从表中可以看出，系统引入速度负反馈以后，系统的调整时间和最大超调量都得到减小。表1—1系统在不同τ值的瞬态性能指标τ上升时间/s峰值时间/s最大超调
7、量/%调整时间/s00.06401.05035.090.35300.1250.07800.116015.230.25000.0250.10700.14104.150.1880其MATLAB程序如下：clc;t=[0:0.001:1];%设定仿真时间区段和误差限yss=1;dta=0.02;nG=[50];tao=0;dG=[0.051+50*tao50];G1=tf(nG,dG);tao=0.0125;dG=[0.051+50*tao50];G2=tf(nG,dG);%计算三种状态下的系统的单位时间响应tao=0.0
8、25;dG=[0.051+50*tao50];G3=tf(nG,dG);y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t);%r=1;whiley1®
