大作业1(机电控制系统时域频域分析)

《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
哈尔滨工业大学
2013年月日
1
作业题目
1. 用MATLAB 绘制系统2
()25()()
425
C s s R s s s Φ==
++的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线。

2. 用MATLAB 求系统2
()25
()()425
C s s R s s s Φ==++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：
X i
伺服电机原理图如下：
L
R
(1)假定电动机转子轴上的转动惯量为J 1，减速器输出轴上的转动惯量为J 2，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K a ，放大环节的传递函数为K b ，包括检测装置在内的反馈环节传递函数为K c ，电动机的反电势常数为K d ，电动机的电磁力矩常数为K m ，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K a =K c =K d =R=J=1，K m =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.
syms s
f=25/(s^2+4*s+25)*1/s;
x=ilaplace(f);
t=0:0.001:10;
xx=subs(x);%ÔªËØÌæ»»
plot(t,xx);
xlabel('t') ;
ylabel('x0(t)');
title('µ¥Î»½×Ô¾ÏìÓ¦ÇúÏß');
syms s
f=25/(s^2+4*s+25)*1/s^2; x=ilaplace(f);
t=0:0.001:5;
xx=subs(x);%ÔªËØÌæ»»plot(t,xx);
xlabel('t') ;
ylabel('x0(t)');
title('µ¥Î»Ð±ÆÂÏìÓ¦ÇúÏß');
2．计算结果：
C =1
timetopeak =0.6820
percentovershoot =25.3786
risetime =0.4459
setllingtime =1.6787
源代码：
num=[0,25];
den=[1,4,25];
G=tf(num,den);
% ¼ÆËã×î´ó·åֵʱ¼äºÍËü¶ÔÓ¦µÄ³¬µ÷Á¿¡£C=dcgain(G)
[y,t]=step(G);
plot(t,y)
grid
[Y,k]=max(y);
timetopeak=t(k)
percentovershoot=100*(Y-C)/C
% ¼ÆËãÉÏÉýʱ¼ä¡£
n=1;
while y(n)<C
n=n+1;
end
risetime=t(n)
% ¼ÆËãÎÈ̬ÏìӦʱ¼ä¡£
i=length(t);
while (y(i)>0.98*C)&(y(i)<1.02*C)
i=i-1;
end
setllingtime=t(i)
3.
假定工作台质量m、滚珠丝杠的转动惯量
电动机、减速器、滚珠丝杠、折算到电机主轴上的总的转动惯量：
(给出操作过程、仿真结果及分析、源代码) 3 题目2
4 题目3。