资源描述：
《哈工大机电系统控制基础大作业一》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
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8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，给定环节的传递函数为Ka，放大环节的传递函
2、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。2题目1（1）操作过程在Matlab中进行编程，然后进行仿真,得到曲线。第10页机电系统控制基础（2）仿真结果及分析左图为单位阶跃响应曲线右图为单位斜坡响应曲线（3）源代码t=[0:0.01:3.5];u=tnG=[25];dG=[1425];G=tf(nG,dG);[y,T]=step(G,
3、t);z=lsim(G,u,t);subplot(121),plot(t,z,'-')grid;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');subplot(122),plot(T,y,'-')xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');gridon;第10页机电系统控制基础1题目2（1）操作过程按照要求编写程序，将写好的程序输入matlab中得到所要求的结果。(2)仿真结果上升时间峰值时间调节时间超调量0.43300.68601.68100.2538（3）源代码t=[0:0.001:10];yss=1,dta=0.02;num=25;den=[
4、1,4,25];G1=tf(num,den);y1=step(G1,t);r=1;whiley1(r)1-dta&y1(s)<1+dta;s=s-1;endts1=(s-1)*0.001;[tr1tp1ts1mp1]2题目3(一)公式推导第10页机电系统控制基础（1）机械部分由公式：各级轴折算转动惯量：工作台折算转动惯量：得：（2）电路部分①电枢回路电压平衡方程：（1）式中是电枢反电
5、势，其大小与激磁磁通及转速成正，。②电磁转矩方程：（2）③电动机上的转矩平衡方程：（3）是电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量。由式（2-1）、式（2-2）和式（2-3）中消去中间变量、及便可得到以为输出量，以为输入量的微分方程：（4）对式（2-4）进行拉普拉斯变换，得：所以第10页机电系统控制基础而由：故，式中为减速比。又:控制系统框图：（二）（1）操作过程由已知条件电感L时，令参数Ka=Kc=Kd=R=J=1，Km=10，P/i=4π，所以系统的开环传递函数为：系统的闭环传递函数为：（2）仿真结果及分析Ⅰ.系统的时域分析:第10页机电系统控制基础，①过阻尼:当,即时,见图1②临
6、界阻尼:当,即时,见图2③欠阻尼:当,即时,见图3④零阻尼:当,即时,见图4图4图3图2图1由图4知，与书上结果基本符合。再取欠阻尼时，取时，得到单位阶跃响应如图5所示：第10页机电系统控制基础图5由图5可知，当增大时，系统的最大超调量和震荡次数都在增加，系统稳定性下降。但上升时间和调整时间都有减小，系统的快速性有所提高。通过Bode图分析系统的稳定性，如图6所示：图6第10页机电系统控制基础由Bode图可知，幅频特性曲线无限趋近于线，但是无交点。由此可知，系统的幅值裕量，相角裕量，由几何判据可知，系统稳定。综上，当时，由Bode图可知，系统恒稳定。但是，随着的增加，最大超调量和振荡
7、次数均增加，系统的相对稳定性降低，但上升时间和调整时间都有减小，系统的快速性有所提高。故而的值只有维持在适当的范围，才能使系统获得良好的稳定性。（3）源代码图1-4代码：t=[0:0.01:4];k=0.1;nG1=[10*k];dG1=[1510*k];G1=tf(nG1,dG1);k=0.625;nG2=[10*k];dG2=[1510*k];G2=tf(nG2,dG2);k=1;nG3=[10*k];dG3=[1510*k];G3=tf(nG3,dG
