《机械工程控制基础》实验指导书
机械设计基础实验指南
机械设计基础实验指南
引言
机械设计基础实验是机械工程专业学习过程中的重要实践环节。通
过实验，学生能够巩固和应用所学的机械设计基础知识，培养动手能
力和解决问题的能力。本指南旨在向学生介绍机械设计基础实验的内容、目的、方法和注意事项，帮助学生全面理解实验的意义和操作流程，提高实验效果。
实验内容
机械设计基础实验主要包括以下内容：
1.零件测量实验：学生需要使用各种测量工具，如游标卡尺、
千分尺、测量微计等，测量给定零件的尺寸，并记录数据。
2.零件装配实验：学生需要根据给定的零件图纸和装配要求，
进行零件的装配实验，并检查装配结果的正确性。
3.运动副分析实验：学生需要通过实验，认识机械运动副的构成、类型和分析方法，并对给定的机械运动副进行分析，得出运动副的类型和特性。
4.传动系统实验：学生需要通过实验，了解机械传动系统的构成、传动原理和传动比的计算方法，并进行传动系统的设计和分析。
5.强度校核实验：学生需要通过实验，了解机械零件的应力分析原理和计算方法，并进行零件的强度校核和优化设计。
实验目的
机械设计基础实验的主要目的包括：
1.熟悉机械设计基础知识的应用：通过实验，学生可以将课堂上学到的机械设计基础知识应用于实际情境中，巩固所学知识。
2.培养动手能力和解决问题的能力：实验过程中，学生需要
亲自操作测量工具、装配零件、分析运动副等，培养了他们的动手
实践能力和问题解决能力。
3.提高实验设计与数据分析能力：学生需要设计合理的实验
方案、记录实验数据并进行分析，从而提高其实验设计和数据处理
能力。
4.增强团队协作意识和沟通能力：在实验过程中，学生需要
机械工程控制基础实验指导书
《机械工程控制基础》实验指导书
青岛科技大学
前言
机械工程控制基础是针对过程装备与控制工程专业而开设的一门专业基础课，主要讲解自动控制原理的主要内容，是一门理论性较强的课程，为了帮助学生学好这门课，能够更好的理解理论知识，在课堂教学的基础上增加了该实验环节。
《机械工程控制基础》实验指导书共编写了4个实验，有
实验一、典型环节模拟研究
实验二、典型系统动态性能和稳定性分析
实验三、控制系统的频率特性分析
实验四、调节器参数对系统调节质量的影响
《机械工程控制基础》实验指导书的编写主要依据“控制工程基础”教材的内容，结合本课程教学大纲的要求进行编写。利用计算机和MATLAB程序完成实验。
注：1）每个实验的实验报告均由5部分组成，最后一部分“实验数据分析”或“思考题”必须写。
2）每个实验所记录的图形均需标出横轴和纵轴上的关键坐标点。
目录
实验一典型环节模拟研究 (4)
一、实验目的
二、实验要求
三、实验原理
四、实验内容及步骤
五、实验报告要求
实验二典型系统动态性能和稳定性分析 (7)
一、实验目的
二、实验要求
三、实验原理
四、实验内容及步骤
五、实验报告要求
实验三控制系统的频率特性分析 (9)
一、实验目的
二、实验要求
三、实验原理
四、实验内容及步骤
五、实验报告要求
实验四调节器参数对系统调节质量的影响 (11)
一、实验目的
二、实验要求
三、实验原理
四、实验内容及步骤
五、实验报告要求
附录一：MATLAB6.5的使用 (13)
实验一典型环节模拟研究
一、实验目的
1．熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线
2．了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
机械控制工程基础实验指导书(07年)
中北大学
机械工程与自动化学院
实验指导书
课程名称：《机械工程控制基础》
课程代号：02020102
适用专业：机械设计制造及其自动化
实验时数：4学时
实验室：数字化实验室
实验内容：1.系统时间响应分析
2.系统频率特性分析
机械工程系
2010.12
实验一 系统时间响应分析
实验课时数：2学时 实验性质：设计性实验 实验室名称：数字化实验室
一、实验项目设计内容及要求
1.试验目的
本实验的内容牵涉到教材的第3、4、5章的内容。本实验的主要目的是通过试验，能够使学生进一步理解和掌握系统时间响应分析的相关知识，同时也了解频率响应的特点及系统稳定性的充要条件。
2.试验内容
完成一阶、二阶和三阶系统在单位脉冲和单位阶跃输入信号以及正弦信号作用下的响应，求取二阶系统的性能指标，记录试验结果并对此进行分析。
3.试验要求
学习教材《机械工程控制基础（第5版）》第2、3章有关MA TLAB 的相关内容，要求学生用MA TLAB 软件的相应功能，编程实现一阶、二阶和三阶系统在几种典型输入信号（包括单位脉冲信号、单位阶跃信号、单位斜坡信号和正弦信号）作用下的响应，记录结果并进行分析处理：对一阶和二阶系统，要求用试验结果来分析系统特征参数对系统时间响应的影响；对二阶系统和三阶系统的相同输入信号对应的响应进行比较，得出结论。
4.试验条件
利用机械工程与自动化学院数字化试验室的计算机，根据MA TLAB 软件的功能进行简单的编程来进行试验。
二、具体要求及实验过程
1.系统的传递函数及其MA TLAB 表达 (1)一阶系统 传递函数为：1
机械工程控制基础课程设计
机械工程控制基础课程设计
项目背景
机械工程控制技术是机械工程专业必修的基础课程，旨在使学生能够掌握机械
工程控制的基本概念、原理和方法，培养学生的实际动手能力和实验操作技能，为掌握高级控制课程奠定坚实的基础。机械工程控制基础课程设计是机械工程控制基础课程中的重要教学环节，也是培养学生运用所学知识解决实际问题的能力的一种重要方式。
项目需求
在机械工程控制基础课程设计中，学生需要完成以下任务：
1.根据所学知识，设计一个机械工程控制系统，包括控制器和执行器部
分；
2.使用 MATLAB 或 Simulink 编写控制程序；
3.利用硬件设备（例如单片机、PLC 等）实现控制程序；
4.利用仿真软件（例如 Proteus、Multisim 等）仿真控制系统的运行；
5.测试控制系统的性能，并分析可能存在的问题，提出改善措施；
6.撰写实验报告，对整个设计过程进行系统性总结和分析。
项目实现
首先，学生需要确定一个机械工程控制系统的设计方案。这个方案应包括控制
器的运算器、存储器、输入/输出端口等，以及执行器的型号、工作原理和所需电
源等信息。根据这个方案，学生可以利用 MATLAB 或 Simulink 编写相应的控制程序。
接着，学生需要选用一种硬件设备来实现控制程序。常见的硬件设备包括单片机、PLC、工控机等，学生可以根据自己的实际情况和掌握程度选择合适的设备。
利用仿真软件可以模拟出控制系统的运行情况，在仿真过程中可以发现一些问题，并通过修改控制程序来处理这些问题。
在进行实物测试时，学生需要根据实验指导书完成实验，包括硬件连接、程序
山东大学实验指导书-机械设计基础(控制学院学生用)
机械设计基础
实验指导书
专业班级：
学号：
姓名：
国家级机械基础实验教学示范中心编
学生实验守则
1.必须按指定的时间参加实验，不得迟到、早退，迟到10分钟以上者不得参加本次实验。
2.实验前必须认真预习实验指导书及实验内容，明确实验目的、步骤和原理，并完成预
习作业。未完成预习作业和回答教师提问不合格者，不得参加本次实验。
3.由于特殊原因，不能参加实验者，经指导教师同意方可补做。
4.实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器设备操作规程。如实记录数据，不抄袭
他人实验结果。
5.爱护仪器设备，节约使用材料。不得动用与本实验无关的仪器设备及其他物品，不准
将实验室内的物品带出室外。
6.实验中要切实注意安全，若发生事故，应立即切断电源，保持现场，及时向指导教师
报告，待查明原因并排除后，方可继续实验。
7.进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准抽烟，不准随地吐痰，不准乱
丢纸屑杂物，要保持实验室和仪器设备的整齐清洁。
8.实验完毕后，仪器物品应恢复原位，整理场地，关闭电源。经指导教师检查仪器设备、
工具、材料及实验记录后，方可离开实验室。
9.私自拆卸仪器设备并造成事故和损失的，肇事者应写出书面检查，并按学校的有关规
定进行赔偿和处罚。
10.按照要求撰写实验报告，在实验室结束实验后1周内上交实验报告。
实验一 机械结构分析及运动简图测绘
一、概述
我们在对机构进行分析和设计时，常常撇开构件的实际外形、运动副的具体结构和组成构件的零件数目等与运动无关的因素，而用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置和构件尺寸，这种表明机构各构件相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。机构运动简图可以简明地表达一部机器的传动原理，是工程技术人员进行机构设计、分析和交流的工具，工科学生应当加强机构运动简图测绘的训练。
《机械制造工程学》实验指导书
实验一用内径百分表测量内径
一、实验目的
1．了解测量内径常用计量器具、测量原理及使用方法。
2．加深对内尺寸测量特点的了解。
二、计量器具及其测量原理
内径可用内径千分尺直接测量。但对深孔或公差等级较高的孔，则常用内径百分表或卧式测长仪作比较测量。
国产的内径百分表，常由活动测头工作行程不同的七种规格组成一套，用以测量10~450mm的内径，特别适用于测量深孔，其典型结构如图1所示。
图1 内径百分表图2 测量（一）图3 测量（二）
内径百分表是用它的可换测头3（测量中固定不动）和活动测头2跟被测孔壁接触进行测量的。仪器盒内有几个长短不同的可换测头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头2受到一定的压力，向内推动镶在等臂直角杠杆1上的钢球4，时杠杆1绕支轴6回转，并通过长接杆5推动百分表的测杆而进行读数。
在活动测头的两侧，有对称的定位板8，装上测头2后，即与定位板连成一个整体。定位板
在弹簧9的作用下，对称地压靠在被测孔壁上，以保证测头的轴线处于被测孔的直径截面内。
三、测量步骤
1．按被测孔的基本尺寸组合量块。
选取相应的可换测头并拧入仪器的相应螺孔内。
2．将选用的量块组和专用测块（图2中1和2）一起放入量块夹内夹紧（图2），以便仪器对零位。在大批量生产中，也常按与被测孔径基本尺寸相同的标准环的实际尺寸对准仪器零位。3．将仪器对好零位。
一手握着隔热手柄（图1中7），另一只手的食指和中指轻轻压按定位板，将活动测头压靠在侧块上（或标准环内）使活动测头内缩，以保证放入可换测头时不与侧块（或标准环内壁）摩擦而避免磨损。然后，松开定位板和活动测头，使可换测头与侧块接触，就可在垂直和水平两个方向上摆动内径百分表找最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使百分表的零刻度正好对准示值变化的最小值。零位对好后，用手轻压定位板使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓缓地将内径百分表从侧块（或标准环）内取出。
控制工程基础实验教案
一. 实验教学目的和任务
机械设计制造及其自动化、机械电子工程专业培养目标为机械与电子结合、信息与控制相结合的宽口径的人才，要求学生有扎实的基础理论知识、较强的实践动手能力与创新能力。因而要求本专业的学生必须掌握《控制工程基础》的相关基础知识。实验的主要目的是使学生通过实验中的系统设计及理论分析，帮助学生进一步理解自动控制系统的设计和分析方法，综合应用所学的工程数学、模拟电路、数字电路等基础知识，培养控制系统的独立设计与研究开发能力，从自动控制工程的角度自觉地建立系统的思维方法。
二. 实验教学基本要求
1. 本实验课程单独设课，教师需向学生讲解实验课程的性质，任务，要求，课程安排和进度，平时考核内容，期末考试办法，实验守则及实验室安全制度等。
2. 实验课以设计性与验证性实验为主，实验指导书中给出设计题目与方法，也可由学生自主设计实验方法，实验前学生必需进行预习，设计报告经教师批阅后，方可进入实验室进行实验。
3. 在规定的时间内，学生分组独立完成，出现问题，教师要引导学生独立分析解决，不得包办代替。
4. 任课教师要认真上好每一堂课，实验前清点学生人数，实验中按要求做好学生实验情况及结果记录，实验后认真填写实验开出记录。
5. 学生必须严格遵守实验室规定，实验分组独立进行。实验完成后一周内学生完成实验报告，指导教师二周内完成实验报告的批改、成绩登记，并上交相关文件存档。
三. 实验教学内容
本课程实验教学安排以下2个实验。可根据具体教学情况及实验设备性能情况，在THBCC-1信号与系统·控制理论及计算机技术实验平台实验指导书所给13个实验中合理选取2个实验项目进行。
【机械基础实验-项目一】LSC-II螺栓组及单螺栓联接综合实验台实验指导书
LSC-II螺栓组及单螺栓联接综合实验台
一、工程应用实例
螺纹联接是机器中广泛采用的联接形式，常为可拆联接。在机械设计中大量使用螺纹联接，例如流体传动中液压缸的法兰盘联接、汽车发动机中汽缸盖与缸体的联接等。在日常生活中，螺栓组联接也有广泛应用，例如空调的室外机的托架等等。
二、实验问题的提出
在螺栓承受变动外载荷时，粗螺栓的疲劳寿命比细长螺栓的寿命短，这是为什么呢？另一方面，在机器设计中可以通过哪些措施来提高螺栓的疲劳寿命，机械设计中介绍了三种措施：（1）提高被联接件的刚度；（2）减小螺栓的刚度；（3）提高螺栓联接的预紧力。也可以同时采用上述三种措施。第（1）（2）种措施将导致螺栓联接残余预紧力的减小，这对有密封要求的联接是必须考虑的；第（3）种措施会导致螺栓静强度的减弱。上述结论正确吗？我们通过本实验来观察、分析螺栓的联接特性。
螺栓联接常成组使用。在外界转矩或倾翻力矩载荷作用下，每只螺栓上承受的载荷一样吗？各螺栓上承受载荷间有什么关系呢？让我们用实验来研究这一问题。
三、实验目的
现代各类机械工程中广泛应用螺栓组机构进行联接。如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态性能参数是工程技术人员面临的一个重要课题。本实验通过对一螺栓组及单个螺栓的受力分析，要求达到下述目的：
（一）螺栓组试验
（1）了解托架螺栓组受翻转力矩引起的载荷对各螺栓拉力的分布情况。
（2）根据拉力分布情况确定托架底板旋转轴线的位置。
（3）将实验结果与螺栓组受力分布的理论计算结果相比较。
（二）单个螺栓静载试验
了解受预紧轴向载荷螺栓联接中，零件相对刚度的变化对螺栓所受总拉力的影响。（三）单个螺栓动载荷试验
机械工程控制基础实验
机械工程实践教学中心 机电控制技术实验室
2004
目录
页数 实验一：时域特性测试实 验……………………………………………………… 2 实验二：频率特性测试实
验……………………………………………………… 5 实验三：闭环控制系统设计与仿真实 验………………………………………… 8 实验四：闭环控制系统性能测试实 验……………………………………………11
一、实验目的
1）熟悉控制系统的数学模型的典型形式和表达方法； 2）熟悉闭环系统的性能指标及其测试方法。 3）掌握应用计算机工具MATLAB分析线性系统时、频域特性的基 本方法。 4）掌握根据给定的性能指标，利用仿真工具调整控制器PID参数的 方法。
二、实验原理
仿真是对系统进行研究的一种实验方法，它的基本原则是相似性原理。 仿真是在模型上进行的，建立系统的模型是仿真的关键内容。建模、仿 真实验及结果分析是三项基本内容。Mathematica（符号）、 MATLAB（工程应用）与SIMULINK是当今广泛为人们采用的控制系统 数字仿真与CAD应用软件。
5) 给定如下设计指标，通过系统运行试验确定合适的PID参数值。 调节时间 最大超调量 稳态误差
五、实验报告
1）对实验内容与实验过程进行描述； 2）记录实验数据，对实验结果进行分析； 3）回答任意两道思考题； 4）实验总结，包括实验中遇到的问题及思考、对本实验的意见与 建议。
《机械控制工程基础》课程教学大纲
《机械控制工程基础》课程教学大纲
一、课程基本信息
1．课程编号：MACH400801
2．课程体系 / 类别：专业类/专业核心课
3．学时 /学分：56学时/ 3学分
4．先修课程：高等数学、积分变换、理论力学、电工电子技术、机械设计基础、大学
计算机基础、高级程序设计
5．适用专业：机械大类专业（包括机械工程、车辆工程、测控技术与仪器、能源与动
力工程和工业工程）
二、课程目标及学生应达到的能力
《机械控制工程基础》是西安交通大学机械类专业的一门专业核心课程，主要授课内容是运用现代数学知识、自动控制理论和信息技术来分析、设计典型机电控制系统。旨在培养学生运用科学方法和工具来解决机械工程基本问题的系统分析设计能力、综合创新能力。
本课程的主要任务是通过课堂教学、计算机仿真实训、实验教学等教学方式，使学生掌握实现机械系统自动控制的基本理论；学会典型机电系统的数学建模、运行性能分析和系统设计、校正与补偿等基本知识和基本技能；具有基本的机电控制系统分析设计能力，以及对复杂机械系统的控制问题进行分析、求解和论证的能力，并了解机械控制领域的新理论和新
技术，支撑毕业要求中的相应指标点。课程目标及能力要求具体如下：
课程目标 1. 掌握机械控制系统的基本概念和组成原理，具备自动控制原理与系统的基
础概念；掌握典型机电传动单元与系统的数学建模方法；掌握机电系统的时域和频域分析设
计校正方法。（毕业要求中的第 1）
课程目标 2. 培养学生对机械控制工程中复杂问题的分析能力，能够对复杂机械控制系
统进行分析、设计，并能够采用相关软件进行模拟仿真，能够构建实验控制系统进行分析研究，具有研究和解决机械控制工程问题的能力。（毕业要求中的第 2 、4）课程目标 3. 初步了解机械系统常用的控制方法，以及现代控制和智能控制的原理，了
《控制工程基础》实验指导书(8学时)
《控制工程基础》实验指导书
机械与车辆学院
2013
实验一matlab软件使用
一、实验目的
1.掌握MATLAB软件使用的基本方法；
2.熟悉MATLAB的数据表示、基本运算和程序控制语句；
3.熟悉MATLAB程序设计的基本方法。
4.学习用MATLAB创建控制系统模型。
二、实验原理
1.MATLAB的基本知识
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意。MATLAB具有卓越的数值计算能力，具有专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,与工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。
当MATLAB 程序启动时，一个叫做MATLAB 桌面的窗口出现了。默认的MATLAB 桌面结构如下图所示。
在MATLAB 集成开发环境下，它集成了管理文件、变量和用程序的许多编程工具。在MATLAB 桌面上可以得到和访问的窗口主要有：
命令窗口（The Command Window）:在命令窗口中，用户可以在命令行提示符(>>)后输入一系列的命令，回车之后执行这些命令，执行的命令也是在这个窗口中实现的。
命令历史窗口（The Command History Window）:用于记录用户在命令窗口(The Command Windows)，其顺序是按逆序排列的。即最早的命令在排在最下面，最后的命令排在最上面。这些命令会一直存在下去，直到它被人为删除。双击这些命令可使它再次执行。要在历史命令窗口删除一个或多个命令，可以先选择，
控制工程-实验指导书
《控制工程基础》实验指导书常熟理工学院机械工程系
目录
1.MATLAB时域分析实验 (2)
2.MATLAB频域分析实验 (4)
3. Matlab校正环节仿真实验 (8)
4.附录：Matlab基础知识 (14)
实验1 MATLAB 时域分析实验
一、实验目的
1． 利用MATLAB 进行时域分析。
要求：(1)计算连续系统的时域响应（单位脉冲输入，单位阶跃输入，任意输入）。
(2)根据系统的极点分析系统的稳定性。
2．掌握Matlab 系统分析函数impulse 、step 、lsim 、roots 、pzmap 的应用。
二、实验内容
1．已知某高阶系统的传递函数为
()26
543222050
1584223309240100
s s G s s s s s s s ++=++++++，试求该系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位速度响应和单位加速度响应。
MATLAB 计算程序 num=[2 20 50];
den=[1 15 84 223 309 240 100]; t= (0: 0.1: 20); figure (1);
impulse (num,den,t); %Impulse Response figure (2);
step(num,den,t);%Step Response figure (3);
u1=(t); %Ramp.Input hold on; plot(t,u1);
lsim(num,den,u1,t); %Ramp. Response gtext(‘t’); igure (4);
u2=(t*t/2);%Acce.Input hold on; plot(t,u2);
机械设计基础实验指导书
机械设计基础实验指导书
机械原理与零件教研室
2010年3月
目录
实验一机构运动简图测绘与分析实验 (1)
实验二渐开线齿轮范成原理实验 (4)
实验三渐开线齿轮参数测量实验 (9)
实验四带传动性能分析实验 (15)
实验五减速器装拆实验 (21)
实验一机构运动简图测绘与分析实验
一、实验目的
1、掌握根据机器械或机构模型绘制机构运动简图的基本技能；
2、通过实验进一步加深理解机构的组成原理，熟悉构件和运动副的代表符号、机构自由度的含义及自由度的计算；
3、通过实验了解机构运动简图与实际机械结构的区别。
二、实验设备和工具
1、机器（牛头刨床、插齿机、内燃机等），机构模型；
2、测量工具：钢尺、内外卡规、量角器；
3、绘图工具：三角板、圆规、铅笔、橡皮擦、草稿纸（学生自备）。
三、实验原理
任何机构都是由若干构件和运动副组合而成的。从运动学的观点看，机构的运动仅与构件数目、运动副的数目和种类及它们的相对位置有关。因此，在绘制机构运动简图时可以撇开构件的实际外形和运动副的具体构造，而用统一规定的符号来表示构件和运动副，并按一定的比例尺绘出各运动副的相对位置和机构结构，以此表明实际机构的运动特征，从而便于进行机构的运动分析和动力分析。
凡没有按比例绘出的图称机构示意图，它只能定性的研究机构的某些运动特性（如自由度）；凡按比例尺绘出的图称机构运动简图，根据机构运动简图可定量地分析机构的运动特性。
常用运动副的代表符号见表1-1所示。
四、方法与步骤
1、使被测绘的机器或机构模型缓慢地运动，从原动件开始，循着运动的传递路线仔细观察机构的运动，从而确定组成机构的构件数目。
机械设计基础实验指南
机械设计基础实验指导书
2010年
华南农业大学工程学院
机械设计基础实验分室
前言
实验是机械设计基础课程教学的一个重要环节。目的是加强学生的理论与实践相结合的能力，培养学生严肃认真和实事求是的工作作风和严谨的科学态度，培养、提高学生分析问题和解决问题的能力，激发学生的开拓和创新精神。
希望学生在实验之前：
1．认真阅读实验指导书，明确实验目的和要求，理解实验原理，掌握实验步骤，遵守操作规程。
2．实验时认真做好实验记录，细心观察实验现象。
3．保持实验室清洁，实验结束后把仪器设备整理好。
4．按要求完成实验报告，字迹要清晰、整齐。
2010年
目录
实验一．机构运动简图的测绘与分
析---------------------------------------------------3
实验二．齿轮的范成实
验---------------------------------------------------------------5
实验三．减速器拆装实验---------------------------------------------------------------------------11 实验报告一-----------------------------------------------------------------------------------------------Ⅰ实验报告二-----------------------------------------------------------------------------------------------Ⅱ实验报告三-----------------------------------------------------------------------------------------------Ⅳ
机械基础实验2
机械基础实验1指导书（机械原理部分）
郑双阳王淑芬时祖光编
大连大学机械工程学院
目录
课程名称：机械基础实验1（项目一）--------------------1 实验名称：基于机构组成原理的拼接实验
课程名称：机械基础实验1（项目二）--------------------5 实验名称：基于机构组成原理的创新实验
课程名称：机械基础实验1（项目三）--------------------7 实验名称：动平衡实验
课程名称：机械基础实验1（项目四）-------------------16 实验名称：齿轮综合实验
实验四（1）渐开线齿轮参数测量实验--------------------------16 实验四（2）齿轮范成实验---------------------------------22
课程名称：机械基础实验1（项目一）
实验名称：基于机构组成原理的拼接实验
一、实验目的
1、加深学生对机构组成原理的认识；
2、培养学生的工程实践动手能力；
3、加强学生的机构运动简图的绘制能力。
二、实验设备和工具
1、机构创新设计实验台；
2、常见杆组(杆长在80-340mm)；
3、连接件；
4、开口扳手和内六角扳手。
三、实验原理
1、杆组的概念
由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F=3n-2p l-p h=0，其中构件数n，高副数p l和低副数p h都必需是整数。由此可以获得各种类型的杆组。
机械工程控制基础实验指导书
《机械工程控制基础（经典控制部分）》——MATLAB 仿真实验指导书
曹昌勇
皖西学院机电系
二〇一三年二月
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 (22)
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)
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 来显示该命令的帮助信息，如help sin(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。
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《机械工程控制基础》实验指导书
工程与技术系
二O一一年四月
目录
实验一时间特性的计算机求解 (1)
实验二频率特性计算机求解 (3)
实验三系统稳定性分析 (5)
实验四系统稳态误差的计算 (7)
实验一 时间特性的计算机求解
一、 实验目的
1. 使用matlab 程序语言描述一阶二阶系统的时间响应。
2. 观察系统在单位阶跃信号、单位脉冲信号作用下的输出，并分析其动态性能。
二、 实验设备
计算机及matlab 仿真软件
三、 实验的内容
1. 使用matlab 程序语言描述一阶系统单位阶跃型号下的的时间响应 （1）程序语言：
num=[01......,b b b m m -]; den=[01......,a a a n n -]; step(num,den)
（2）求解实例：
求解一阶系统1
21
)(+=s s G 单位阶跃响应 num=[1]; den=[2 1]; step(num,den) 响应曲线如图所示：
2. 使用matlab 程序语言描述二阶系统单位阶跃型号下的的时间响应 （1）程序语言：
num=[2
n ω];
den=[
22
12)n n ξωω（];
step(num,den)
（2）求解实例：
求解二阶系统4
6.14
)(2
++=s s s G 单位阶跃响应 num=[4];
den=[1 1.6 4]; step(num,den) 响应曲线如图所示：
四、实验报告要求
使用matlab 程序语言下列一阶和二阶系统单位阶跃信号下的的时间响应，并确定影响系统快速性和稳定性的性能指标
（1）1
31
)(+=
s s G （2）1000
5.341000
)(2
++=s s s G
实验二 频率特性计算机求解
一、 实验目的
1. 使用matlab 程序语言计算系统的频率特性。
2. 绘制连续系统的奈奎斯特和伯德图。
二、 实验设备
计算机及matlab 仿真软件
三、 实验的内容
1. 使用matlab 程序语言计算系统的频率特性，绘制连续系统的奈奎斯特图。 （1）程序语言：
num=[01......,b b b m m -]; den=[01......,a a a n n -]; nyquist(num,den)
（2）求解实例：
求解二阶系统3
2152)(22++++=s s s s s G 奈奎斯特曲线。
num=[2 5 1]; den=[1 2 3]; nyquist(num,den) 奈奎斯特曲线如图所示：
2. 使用matlab 程序语言计算系统的频率特性，绘制连续系统的伯德图特图。 （1）程序语言：
num=[01......,b b b m m -]; den=[01......,a a a n n -]; bode(num,den)
（2）求解实例：
求解二阶系统8
610
8)(2
+++=s s s s G 伯德图 num=[8 10]; den=[1 6 8]; bode (num,den) 结果如图所示：
四、实验报告要求
1. 使用matlab 程序语言计算系统的频率特性，绘制系列连续系统的奈奎斯特图和伯德图。
（1）)
12.0()
10(5.2)(2
++=
s s s s G
实验三 系统稳定性分析
一、 实验目的
1. 使用matlab 程序语言分析系统的稳定性。
2. 绘制系统伯德图并计算系统频域性能指标。
二、 实验设备
计算机及matlab 仿真软件
三、 实验的内容
1. 使用matlab 程序语言绘制系统波的图并计算频域性能指标。 （1）程序语言函数：
Margin ( )
（2）求解实例：
判断单位反馈系统4
57
.2)(23++=s s s G 闭环系统的稳定性。
num=[0 0 0 2.7]; den=[1 5 0 4]; s1=tf(num,den);
[Gm,Pm,Wcp,Wcg]=margin(s1)； margin(s1) grid
响应曲线如图所示： Gm 为幅值裕度 Pm 为相位裕度 Wcp 为相位交点频率 Wcg 为增益交点频率
四、实验报告要求
1. 使用matlab 程序语言绘制s
s s s G 103421
)(2
3++=系统伯德图并计算系统频域性能指标并分析系统的稳定性。
实验四系统稳态误差的计算
一、实验目的
1. 使用matlab程序语言计算系统的稳态误差。
2. 观察系统的响应曲线并分析稳态误差结果。
二、实验设备
计算机及matlab仿真软件
三、实验的内容
1. 使用matlab程序语言计算单位反馈系统的稳态误差
（1）程序语言：
y=step(sys,t);
ess=1-y;
ess(length(ess));
（2）求解实例：
求解系统
3(21)
()
(2)(1)
s
G s
s s s
+
=
+-
的稳态误差
>> num=[6 3];
>> den=[1 1 -2 0]; >> s=tf(num,den); >> sys=feedback(s,1); >> step(sys);hold on >> t=[0:0.1:300]'; >> y=step(sys,t);grid >> ess=1-y;
>> ess(length(ess)) 运算结果-5.5511e-015