机电控制技术系统仿真综合实验指导书

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1、机电控制技术系统仿真综合实验指导书南京工业职业技术学院机械工程系2008年2月实验一MATLAB基本操作实验目的1.熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。2.利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。3.利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。实验原理MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境eMATLAB有3种窗口,即：命令窗口(TheCommandWindow)、m・文件编辑窗口(TheEditWindow)和图形窗II(TheFigureWindow),jfijSimulin

2、k另外又有Simulink模型编辑窗口。1.命令窗口(TheCommandWindow)当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为nv文件。2.m-文件编辑窗口(TheEditWindow)我们可以川in-文件编辑窗口来产生新的in■文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB主界而上选择菜单“File/New/M・file”就打

3、开了一个新的m■文件编辑窗口；选择菜单“File/Open"就可以打开一个已经存在的文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。3.图形窗口(TheFigureWindow)图形窗口丿IJ来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《机电控制技术》P18-26oSimulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。有两种方式启动Simulink:1.在Commandwindow中，键入simulink,冋车。2.单击工具栏上S

4、imulink图标。丿J动Simulink后，即打开了Simulink库浏览器（Simulinklibrarybrowser）o在该浏览器的窗口中单击"Createanewmodel（创建新模型）”图标，这样就打开一个尚耒命名的模型窗口。把Simulink库浏览器中的单元拖拽进入这个模型窗口，构造自己需要的模型。对各个单元部件的参数进行设定，可以双击该单元部件的图标，在弹•出的対话框中设置参数。实验内容1用MATLAB简单命令求解线性系统3x1+x2・x3=3.6vxl+2x2+4x3=2」-xl+4x2+5x3=-1.4提示：对于线性系统有Ax=b,先写出方程组系数组成的矩阵A,

5、再写出方程组右边的系数组成的矩阵b,然后用左除。2用星号做数据点的标示，绘制sinx在x=（0，巧的曲线。3在同一坐标下绘制函数x,sinx,xcosx在x=（0,2兀）的曲线，用不同线形区分。4在极坐标下绘制函数costsint,t=（0,2n）区间的曲线图。5绘制函数y=""在0Sx<1时的曲线。6利用scope（示波器）观察source（信号源）中step、sinewave和SignalGenenitor的信号并画出波形。7控制系统结构图如图所示，试仿真其单位阶跃响应。实验二控制系统时域响应的计算和演示实验目的以MATLAB及Simulink为工具，对控制系统进行时域分析。实

6、验原理1・时域分析法是根据系统的微分方程(或传递函数)，利川拉普拉斯变换直接解出动态方程，并依据过程曲线及表达式分析系统的性能。时域响应指标如图1所示。图1典型的系统时域响应指标表示延迟时间td，指响应曲线第一次达到其终值一半所需要的时间。上升时间&，指响应曲线从终值10%上升到终值90%所需要的时间；对于有振荡的系统,也可定义为响应从零第一次上升到终值所需要的时间。上升吋间是系统响应速度的一种度量。峰值时间tP,指响应超过终值达到第一个峰值所需要的时间。调节时间ts，指响应达到并保持在终值±5%(或±2%)内所需要的时间。超调量。％,指响应的最大偏离量h(tp)与终值h(oo)Z

7、差的百分比，即：1伽一/性100%/?(oo)稳态误差，描述系统稳态性能的一种性能指标。2.欠阻尼二阶系统性能指标7T—B71—Bt—卜•升吋间S于；71_71峰值时间超调W啤存儿。。％★皿X100%；调节时间12.单位阶跃响应绘制函数若给定系统的数学模型，则可用step函数求取系统的单位阶跃响应函数，step函数的调用格式：step(num,den)时间向量I的范围自动设定，单位阶跃响应曲线随即绘出step(num,den,t)时间向量t的范围可人丄设定(例如，t=