机械工程控制基础实验指导书

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1、《机械工程控制基础（经典控制部分）》——MATLAB仿真实验指导书目录实验一MATLAB的基本使用……………………………………………………1实验二控制系统的时域分析…………………………………………………3实验三控制系统频域特性分析………………………………………………5实验四控制系统稳定性分析实验……………………………………………8实验五控制系统校正………………………………………………………10第一章MATLAB的基本使用………………………………………………12第二章系统的时域特性…………………………………

2、…………………22-77-第三章系统的频率特性……………………………………………………40第四章系统的校正…………………………………………………………54参考文献………………………………………………………………………77-77-实验一MATLAB的基本使用（1）MATLAB最基本的矩阵操作实验；（2）MATLAB的符号运算操作实验；一、实验目的了解MATLAB的强大功能、使用范围与特点，正确理解并掌握MATLAB的基本知识、基本操作，为后续实验的顺利进行打好基础。二、实验设备计算机、MATLAB软件、打印

3、机等三、实验要求1、必须进行实验预习，要求认真浏览实验内容，最好能够自己上机独立操作一遍。2、由于后续实验均以本实验为基础，因此实验一至关重要，认真学习MATLAB的基本使用方法。3、于实验学时有限，而本实验内容多，并且本实验所涉及的仅是MATLAB的部分内容，所以要求同学们自学，利用课余时间学习MATLAB的相关知识。四、实验内容与步骤参考实验指导书注意：1、MATLAB中所有命令及表达式必须在英文状态下输入（汉字除外），而且MATLAB严格区分字母的大小写。2、所有命令都可通过help来显示该命令的帮

4、助信息，如helpsin(显示正弦函数sin的帮助信息)。3、所有命令都必须以小写字母形式输入才能正确执行，否则出错。-77-五、实验报告要求1、书写实验目的、实验所用设备。2、习题的具体解题过程（包括所用的命令、所用的步骤）。3、实验体会：的对MATLAB强大功能的了解,体会MATLAB给我们带来的方便与快捷。-77-实验二控制系统的时域分析（1）传递函数的几种形式及其相互转换实验；（2）传递函数方块图化简实验（3）控制系统的单位脉冲响应曲线分析实验；（4）控制系统的单位阶跃响应曲线分析实验；（5）一阶

5、、二阶系统响应曲线的动态分析实验；一、实验目的1、掌握一阶系统的时域特性，理解时间常数T对系统性能的影响。2、掌握二阶系统的时域特性，理解二阶系统的两个重要参数x和nw对系统动态特性的影响，并用固高球杆系统进行验证。3、理解二阶系统的性能指标，掌握它们与系统特征参数ξ、ωn之间的关系。4、了解使用MATLAB进行时域特性分析的方法。二、实验设备计算机、MATLAB软件、打印机等三、实验要求1、了解典型输入信号，理解时间响应的概念，理解掌握时间响应分析和性能指标的计算。2、对于一阶惯性环节(1)重点掌握当输

6、入信号为单位阶跃信号时，对应的响应曲线特点；掌握当系统参数T改变时，对应的响应曲线变化特点，以及对系统的性能的影响。（2）了解当输入信号分别改为单位脉冲信号、单位速度信号时，响应曲线的变化情况及特点。（3）通过对实验结果的观察、分析和比较，总结对于同一个系统，当输入信号不同时，对系统的性能的影响。-77-3、对于二阶系统了解输入信号为单位阶跃信号时，对应的响应曲线的特点及系统参数ξ、ωn改变时（分别取ξ＝0、ξ＝1、ξ>1、0<ξ<1），对应的响应曲线的变化特点及对系统性能的影响。四、实验内容与步骤1、一

7、阶系统的时域分析2、二阶系统的时域分析（阶跃响应，及其性能指标）3、利用MATLAB求取系统的时域响应参考实验指导书、教材五、实验报告要求1、包括实验目的、实验设备、实验原理。2、绘制相应的响应曲线。3、描述一阶惯性环节中时间常数T对环节的影响。4、叙述振荡环节中阻尼系数、无阻尼固有频率对环节的影响。5、结合实验遇到的问题谈谈对实验的看法。-77-实验三控制系统频域特性分析（1）控制系统的Nyquist图实验；（2）控制系统的Bode图实验；一、实验目的1、加深理解频率特性的概念，掌握系统频率特性的测试原

8、理及方法。2、掌握频率特性的Nyquist图和Bode图的组成原理，熟悉典型环节的Nyquist图和Bode图的特点及其绘制，了解一般系统的的Nyquist图和Bode图的特点和绘制。3、了解MATLAB，能够根据给出的传递函数运用MATLAB求出幅相频特性和对数频率特性。二、实验设备计算机、MATLAB软件、打印机等三、实验要求1、正确理解频率特性的概念，熟悉典型环节的频率特性。2、分析开环系统的频率特性，并绘制其开环Nyq