哈工大机电控制大作业完美高分

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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13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

2、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10页机电系统控制基础2.题目1操作过程（1）根据题目要求创立传递函数。由可知：w，所以此二阶系统为欠阻尼响应。（2

3、）绘制响应曲线。设置仿真时间，绘制单位阶跃响应、单位斜坡响应曲线，设置X、Y轴的信息及线型信息等。用MATLAB绘制系统的单位阶跃响应曲线（左）和单位斜坡响应曲线（右）。仿真结果及分析：两条曲线表达出了单位阶跃响应和斜坡响应情况。第10页机电系统控制基础程序：t=[0:0.01:5];u=1*t;nG=[25];dG=[1,4,25];G=tf(nG,dG);y1=step(G,t);y2=lsim(G,u,t);subplot(121),plot(T,y1)xlabel('t(sec)'),yla

4、bel('x(t)');gridon;subplot(122),plot(T,y2)xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');gridon;题目2（1）在上一题目的基础上，进行下一步计算。（2）分别将上升时间tr1、峰值时间tp1、最大超调量mp1、调整时间ts1的计算算法输入至程序中计算。用MATLAB求系统的单位阶跃响应性能指标：上升时间、峰值时间、调节时间和超调量的仿真结果。第10页机电系统控制基础由输出得结果：上升时间为tr=0.4330秒，峰值时间为tp=0.6860

5、秒，最大超调量为Mp=25.38%，调整时间ts=1.6820秒。对比计算值与理论值可得：tr、tp、mp、ts的值准确。程序t=[0:0.001:5];u=1*t;yss=1;dta=0.02;nG=[25];dG=[1,4,25];G=tf(nG,dG);y=step(G,t);r=1;whiley(r)

6、1-dta&y(s)<1+dta;s=s-1;endts=s*0.001;[trtpmpts]题目3由课本中“机械系统中基本物理量的折算”内容，可知：(1)将负载折算到减速器输出轴上得第10页机电系统控制基础再折算到电动机主轴上得（2）由题意，可写出控制系统的系统框图忽略Ml(s)得传递函数（3）不考虑电感L，且由已知的数据，Ka=Kc=Kd=R=J=1,Km=10,p/i=4，将其代入传递函数得，第10页机电系统控制基础单位阶跃及单位脉冲响应如下图（系统没有超调的，理论上升时间为无穷，将其近似定义

7、为达到90%所需时间）b上升时间tr/s峰值时间tp/s最大超调量mp/%调整时间ts/s0.111.3820-1.719.26401.250.77807.031001.1670100.14700.237030.500.77501000.03800.071070.220.7830分析：对于单位阶跃响应：在过阻尼与临界阻尼状态下，系统一直上升直到稳态，无超调的问题。在欠阻尼的状态下，b越大，上升时间越短，峰值时间越短，最大超调量越大，调整时间变化不大。对于单位脉冲响应：过阻尼与临界阻尼状态下，系统先上

8、升到达最大值后，再下降直到稳态。在欠阻尼的状态下，b越大，系统振荡越大，振荡频率越高。不论是何种阻尼，在1s后基本都衰减为零。第10页机电系统控制基础源代码：（1）单位脉冲与单位阶跃响应程序：t=[0:0.001:2];kb=0.1;num1=20*kb;den1=[110num1];G1=tf(num1,den1);kb=1.25;num2=20*kb;den2=[110num2];G2=tf(num2,den2);kb=10;num3=20*kb;den3=[11