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1、成绩《机电系统控制基础》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机电工程学院哈尔滨工业大学2013年11月9日机电系统控制基础1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.数控直线运动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
2、数为Ka，放大环节的传递函数为Kb，包括检测装置在内的反馈环节传递函数为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。第5页机电系统控制基础题目1直接用matlab编程运行程序，得出结果仿真结果源代码>>dum=[25];>>den1=[1425];>>den2=[14250];>>G1=tf(dum,den1);>>G2=tf(dum,den2);>>t=
3、[0:0.01:4];>>[y1,T]=step(G1,t);>>[y2,T]=step(G2,t);>>xlabel('t(sec)')>>ylabel('x(t)')第5页机电系统控制基础>>plot(T,y1,'-',T,y2,'--')>>legend('单位阶跃响应曲线','单位斜坡响应曲线')>>gridon;题目2用matlab编程运行仿真结果如下图ans=0.43300.68600.25381.0000说明由仿真结果可知系统对单位阶跃信号响应上升时间tr=0.4330s，峰值时间tp=0.6860s，最大超调量Mp=25.38%，调整时间ts
4、=1s.源代码>>t=[0:0.001:3];>>yss=1;dta=0.02;>>dum=[25];>>den=[1425];>>G=tf(dum,den);>>y=step(G,t);>>r=1;whiley(r)>tr=(r-1)*0.001;>>[ymax,tp]=max(y);tp=(tp-1)*0.001;>>Mp=(ymax-yss)/yss;>>s=1001;whiley(s)>1-dta&y(s)<1+dta;s=s-1;end>>ts=(s-1)*0.001;>>[trtpMpts]题目3（1）由题可推出即（
5、2）系统框图如下系统方框图：第5页机电系统控制基础K1KbKaKc（3）忽略电感L时，令参数Ka=Kc=Kd=R=J=1，Km=10，P/i=4π系统传递函数可简化成仿真结果图：ans=0.24200.36300.16300.80700.14700.23700.30500.77400.06300.11300.56880.7120第5页机电系统控制基础由此可知，当Kb增大时，系统的上升时间、峰值时间和调整时间逐渐减少，对单位阶跃干扰的影响最大值（绝对值）减少，而系统的超调量逐渐增大。这说明二阶系统性能指标之间存在一定矛盾性。程序源代码：>>t=[0:0.001
6、:3];>>yss=1;dta=0.02;>>dum=[20];>>Kb=5;den1=[11020*Kb];G1=tf(dum*Kb,den1);>>Kb=10;den2=[11020*Kb];G2=tf(dum*Kb,den2);>>Kb=40;den3=[11020*Kb];G3=tf(dum*Kb,den3);>>[y1,T]=step(G1,t);>>[y2,T]=step(G2,t);>>[y3,T]=step(G3,t);>>plot(T,y1,'-',T,y2,'--',T,y3,'-.')>>legend('Kb=5','Kb=10','K
7、b=40')>>r=1;whiley1(r)>tr1=(r-1)*0.001;>>[ymax,tp]=max(y1);tp1=(tp-1)*0.001;>>Mp1=(ymax-yss)/yss;>>s=1001;whiley1(s)>1-dta&y1(s)<1+dta;s=s-1;end>>ts1=(s-1)*0.001;>>r=1;whiley2(r)>tr2=(r-1)*0.001;>>[ymax,tp]=max(y2);tp2=(tp-1)*0.001;>>Mp2=(ymax-yss)/yss
8、;>>s=1001;whiley2(s)>1-dta
