《机械工程控制基础》实验报告
机械工程控制理论基础 实验报告 附小结与心得
《机械控制理论基础》——实验报告班级：学号：姓名：目录实验内容实验一一阶环节的阶跃响应及时间参数的影响P3 实验二二阶环节的阶跃响应及时间参数的影响P9 实验三典型环节的频率特性实验P15 实验四机电控制系统的校正P20 实验心得…………………………………………P23实验一 一阶环节的阶跃响应及时间参数的影响● 实验目的通过实验加深理解如何将一个复杂的机电系统传递函数看做由一些典型环节组合而成，并且使用运算放大器来实现各典型环节，用模拟电路来替代机电系统，理解时间响应、阶跃响应函数的概念以及时间响应的组成，掌握时域分析基本方法 。
● 实验原理使用教学模拟机上的运算放大器，分别搭接一阶环节，改变时间常数T ，记录下两次不同时间常数T 的阶跃响应曲线，进行比较（可参考下图：典型一阶系统的单位阶跃响应曲线）。
典型一阶环节的传递函数：G （S ）=K （1+1/TS ） 其中： RC T = 12/R R K =典型一阶环节的单位阶跃响应曲线：● 实验方法与步骤1）启动计算机，在桌面双击“Cybernation_A.exe ”图标运行软件，阅览使用指南。
2）检查USB 线是否连接好，电路的输入U1接A/D 、D/A 卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D 、D/A 卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
3）在实验项目下拉框中选中本次实验，点击按钮，参数设置要与实验系统参数一致，设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可继续进行实验。
● 实验内容1、选择一阶惯性环节进行实验操作由于一阶惯性环节更具有典型性，进行实验时效果更加明显。
惯性环节的传递函数及其模拟电路与实验曲线如图1-1： G （S ）= - K/TS+1RC T = 12/R R K =2、（1）按照电子电路原理图，进行电路搭建，并进行调试，得到默认实验曲线图1-2图1-2（2）设定参数：方波响应曲线（K=1 ；T=0.1s ）、（K=2；T=1s ），R1=100k Ω 3、改变系统参数T 、K （至少二次），观察系统时间响应曲线的变化。
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告一、实验目的：1.学习并掌握MATLAB软件的基本使用方法；2.了解机械工程控制的基本概念和理论知识；3.分析并设计机械工程控制系统的仿真模型。
二、实验内容：1.使用MATLAB软件绘制机械工程控制系统的block图；2.使用MATLAB软件进行机械工程控制系统的数学建模和仿真；3.使用MATLAB软件对机械工程控制系统进行性能分析和优化设计。
三、实验步骤：1.打开MATLAB软件，并创建一个新的m文件；2.根据机械工程控制系统的控制原理，绘制系统的block图；3.根据系统的block图，使用MATLAB软件进行数学建模，并编写相应的代码；4.对机械工程控制系统进行仿真，并分析仿真结果；5.根据仿真结果，优化系统参数，并重新进行仿真。
四、实验结果分析：通过对实验步骤的操作，我们得到了机械工程控制系统的仿真结果。
根据仿真结果，我们可以对系统的性能进行分析和评估。
通过与系统要求相比较，可以发现系统存在响应速度较慢、稳态误差较大等问题。
在实验中，我们根据分析结果对系统进行了优化设计，并重新进行了仿真。
优化设计的目标是改善系统的性能，使其更接近于理想的控制效果。
通过对系统的参数进行调整和调节，我们成功地改善了系统的性能。
五、实验总结：通过本次实验，我们学习了MATLAB软件的基本使用方法，并了解了机械工程控制的基本概念和理论知识。
我们通过对机械工程控制系统的仿真，实现了对系统性能的分析和优化设计。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，例如如何选择合适的参数和调节控制量等。
通过查阅相关资料和与同学的交流讨论，我们成功地解决了这些问题，同时加深了对机械工程控制的理解。
通过本次实验，我们不仅掌握了MATLAB软件的基本使用方法，还加深了对机械工程控制的理解。
这对我们今后从事相关工作和开展相关研究都具有重要的指导和帮助作用。
机械工程控制基础实验报告
机械工程控制基础实验报告200 -200 学年第学期班级：姓名：学号：指导教师：实验一、MA TLAB概述：MATLAB是Math Works公司的软件产品，是一个高级的数值分析、处理和计算的软件，其强大的矩阵运算能力和完美的图形可视化功能，使得它成为国际控制界应用最广泛的首选计算机工具。
MATLAB具有良好的的可扩展性，其函数大多数为ASCII文件，可以直接进行编辑、修改；其工具箱可以任意增加，任何人可以生成自己的MATLAB工具箱。
因此，很多研究成果被直接做成MATLAB工具箱发表。
SIMULINK是基于模型化图形的动态系统仿真软件，是MATLAB的一个工具箱，它使系统分析进入一个崭新的阶段，它不需要过多地了解数值问题，而是侧重于系统的建模、分析和设计。
其良好的人机界面及周到的帮助功能使得它广为科技界和工程界采用。
因此，本试验将尽可能把MA TLAB和SIMULINK工具应用于控制系统的分析和计算中。
二、实验报告要求1.报告要求单面A4纸打印。
2.按照每个题目的具体要求，手写或者计算机打印。
3.实验报告，占平时分的30%计入总评成绩中。
试验一：用MATLAB 进行部分分式展开1、试验目的： （1）对MA TLAB 进行初步的了解；（2）掌握应用MATLAB 对高阶函数进行部分分式的展开。
2、试验学时：1学时3、试验方法：MA TLAB 有一个命令用于求B （S ）/A （S ）的部分分式展开式。
设S 的有理分式为F （S ）=B （S ）/A(S)=num/den=(b 0S n +b 1S n-1+…+b n )/(S n +a 1S n-1+…+a n ) 式中ai 和bi 的某些值可能是零。
在MATLAB 的行向量中，num 和den 分别表示F(S)分子和分母的系数，即num=[b0 b1 … bn] den=[1 a1 … an] 命令[r,p,q]=residue(num,den)MATLAB 将按下式给出F （S ）部分分式展开式中的留数、极点和余项：有：r(1)、r(2)…r(n)是函数的留数；p(1)、p （2）、…p(n)是函数的极点；K （s ）是函数的余项。
浙师大 机械控制工程基础 实验报告
浙师大机械控制工程基础实验报告实验题目：基于PLC的物流分拣系统实验目的：1. 熟练掌握PLC的基础操作方法和基本编程控制指令；2. 训练学生基于PLC系统编程控制工业自动化过程的能力；3. 加强学生的团队合作精神和主动学习能力。
实验原理：物流分拣系统是指在物流运输中采用计算机处理等高新技术方法，在分拣中心采用机器人等自动化设备进行货物分拣与配送的一种系统。
该系统能够快速、准确、有效地将运输到分拣中心的物品按目的地分拣到不同的运输线，从而大大提高物流运输的效率。
PLC是指可编程逻辑控制器，是是一种专门用于工业自动化控制的电子控制系统。
PLC采用模块化结构，硬件结构稳定可靠，软件编程便捷，节约时间和人力成本。
在物流分拣系统中，PLC作为主控制器，可以负责分拣机械的协调配合，控制信息流向等功能。
实验内容：1. 排队分拣根据结合机加工线和物料线，实现视觉和条形码识别技术，完成物料编码的判断和物料流的整合，实现从进入物流流程到离开物流流程整个物料的追溯与控制。
2. 小车行动控制小车作为物货运输的载体，需要能够快速、精准地控制运动，将物品从物流中心运送到指定的地方。
小车行动控制采用PLC编程控制，实现小车的移动、停止、按钮控制等功能。
3. 分拣板块控制分拣板块是指机械手臂的配件，负责将货物从输送带上拿起，放到指定的分拣台上。
分拣板块控制采用PLC编程控制，实现板块的排列、旋转、抓取和放置等动作。
实验设备：1. 运动控制平台：用于小车的行驶控制和物品的输送物流控制；2. 分拣机械：负责机械臂的动作控制和物料的分拣；3. PLC编程软件：用于PLC的编程和控制；4. 编码器和条码扫描仪：用于物品的识别和编码。
实验操作：1. 阅读实验手册，明确实验目的、原理和内容。
2. 根据实验手册中所提供的PLC编程思路，结合实验内容，选择合适的PLC编程方式进行程序设计。
3. 根据实验手册中所给出的运动控制平台和分拣机械的物理结构，进行网络连接和物理接线。
机械工程控制基础实验报告
机械工程控制基础实验报告一、实验目的机械工程控制基础实验是机械工程专业的重要实践环节，通过实验可以加深对机械工程控制理论的理解，掌握控制系统的基本分析和设计方法。
本次实验的主要目的包括：1、熟悉典型控制系统的组成和工作原理。
2、掌握控制系统的数学模型建立方法。
3、学会使用实验设备对控制系统进行性能测试和分析。
4、培养动手能力和解决实际问题的能力。
二、实验设备本次实验所使用的设备主要包括：1、控制实验台：包括控制器、执行机构、传感器等组件，可搭建多种控制系统。
2、计算机：用于数据采集、处理和分析。
3、示波器：用于观测系统的输入输出信号。
三、实验原理1、控制系统的组成一个典型的控制系统通常由控制器、执行机构、被控对象和传感器组成。
控制器根据给定的输入信号和反馈信号，产生控制信号来驱动执行机构，从而改变被控对象的输出。
传感器则用于测量被控对象的输出，并将其反馈给控制器，形成闭环控制。
2、数学模型控制系统的数学模型是描述系统输入输出关系的数学表达式。
常见的数学模型有传递函数、状态空间方程等。
在实验中，我们通常通过对系统的物理原理进行分析，建立其数学模型。
3、系统性能指标控制系统的性能指标包括稳定性、准确性和快速性。
稳定性是指系统在受到扰动后能够恢复到平衡状态的能力；准确性是指系统输出与给定输入之间的偏差；快速性是指系统从初始状态到稳定状态的过渡过程时间。
四、实验内容1、一阶系统的时域响应搭建一阶系统的实验电路，输入阶跃信号，使用示波器观测系统的输出响应。
通过改变系统的参数，如时间常数，观察其对系统响应的影响。
记录不同参数下的响应曲线，并计算系统的上升时间、峰值时间和调整时间等性能指标。
2、二阶系统的时域响应搭建二阶系统的实验电路，输入阶跃信号，观测系统的输出响应。
改变系统的阻尼比和自然频率，研究其对系统响应的影响。
分析不同阻尼比下系统的超调量、振荡次数和调整时间等性能指标。
3、系统的频率特性测试使用扫频法测试系统的频率特性，绘制波特图和奈奎斯特图。
机械控制工程基础实验报告(陈国梁)
中北大学《机械工程控制基础》实验报告班级 X学号 32姓名陈国梁时间 2011-12-24实验一：系统时间响应分析实验时间：2011-12-24 实验室名称：数字化实验室内容：1、 实验结果与相应的MATLAB 程序一阶系统单位脉冲和单位阶跃响应clear all;t=[0:0.001:0.2]; %nG=[1];tao=0.2;dG=[tao 1];G1=tf(nG ,dG); tao=0.3;dG=[tao 1];G2=tf(nG ,dG); tao=0.4;dG=[tao 1];G3=tf(nG ,dG) %[y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t); [y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t); [y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t); %subplot(121),plot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-') legend('tao=0.2','tao=0.3','tao=0.4') xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on;subplot(122),plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-') legend('tao=0.2','tao=0.3','tao=0.4') grid on;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');0.050.10.150.21.522.533.544.55t(sec)x (t )0.050.10.150.200.10.20.30.40.50.60.7t(sec)x (t)二阶系统单位脉冲和单位阶跃响应clear all; t=[0:0.01:4]; wn=7;nG=[wn^2];kc=0.3;dG1=[1 2*kc*wn wn^2];G1=tf(nG ,dG1); kc=0.6;dG2=[1 2*kc*wn wn^2];G2=tf(nG ,dG2); kc=0.9;dG3=[1 2*kc*wn wn^2];G3=tf(nG ,dG3); [y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t); [y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t); [y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t); subplot(121),plot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-') legend('kc=0.3','kc=0.6','kc=0.9'), xlabel('t(sec)'),ylabel('y(t)');grid on;subplot(122),plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-') legend('kc=0.3','kc=0.6','kc=0.9'), grid on;xlabel('t(sec)'),ylabel('y(t)');1234-2-112345t(sec)y (t )123400.20.40.60.811.21.4t(sec)y (t )二阶系统正弦响应及响应 clear all;t=[0:0.01:14]; u=sin(0.3*pi*t); wn=7;nG=[wn^2];kc=0.9;dG=[1 2*kc*wn wn^2];G=tf(nG ,dG); y=lsim(G ,u,t);plot(t,u,'-.',t,y,'-',t,u'-y,'--','linewidth',1) legend('u(t)','y(t)','e(t)')grid;xlabel('t(sec)'),ylabel('y(t)');2468101214-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81t(sec)y (t )close all; %t=0:0.001:4; %yss=1;dta=0.02; % wn=7;nG=[wn^2];kc=0.3;dG1=[1 2*kc*wn wn^2];G1=tf(nG ,dG1); kc=0.6;dG2=[1 2*kc*wn wn^2];G2=tf(nG ,dG2); kc=0.9;dG3=[1 2*kc*wn wn^2];G3=tf(nG ,dG3); y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t); % kc=0.3;% 求上升时间trr=1;while y1(r)<yss;r=r+1;end tr1=(r-1)*0.001;%求峰值ymax 和峰值时间tp [ymax,tp]=max(y1); tp1=(tp-1)*0.001;%求超调量mpmp1=(ymax-yss)/yss;%求调整时间tss=4001;while y1(s)>1-dta & y1(s)<1+dta;s=s-1;end ts1=(s-1)*0.001;% kc=0.6;r=1;while y2(r)<yss;r=r+1;endtr2=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y2);tp2=(tp-1)*0.001;mp2=(ymax-yss)/yss;s=4001;while y2(s)>1-dta &y3(s)<1+dta;s=s-1;endts2=(s-1)*0.001;% % kc=0.9;r=1;while y3(r)<yss;r=r+1;endtr3=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y3);tp3=(tp-1)*0.001;mp3=(ymax-yss)/yss;s=4001;while y3(s)>1-dta & y3(s)<1+dta;s=s-1;end ts3=(s-1)*0.001;%输出数据[tr1 tp1 mp1 ts1;tr2 tp2 mp2 ts2;tr3 tp3 mp3 ts3]ans =0.2810 0.4700 0.3723 1.60400.3960 0.5610 0.0948 0.38100.8820 1.0300 0.0015 0.67102、实验分析内容：（1）分析时间常数对一阶系统时间响应的影响；（2）分析参数对二阶系统的时间响应的性能指标的影响；（3）分析系统稳定性与系统特征值的关系；（4）了解系统频率响应的特点。
2012《机械工程控制基础》实验报告
材料科学与工程系《机械控制工程基础》实验报告专业班级：姓名：学号：指导老师：评定成绩：教师评语：指导老师签名：2012年12月3日《机械工程控制基础》实验指导书实验一、时域特性的MATLAB计算机辅助设计分析一、传递函数的MATLAB 部分分式展开1.基本命令1)传递函数的表示方法：num=[]; den=[]。
或num=conv([],[]);den=conv （[],[]）。
2)部分分式展开命令：〔r,p.k 〕＝residue(num,den) 3）M 函数4)特别注意分号的使用2实验报告：对下列两个传递函数部分分式展开，并写出展开的过程和结果。
)2)(1(795)(23+++++=s s s ss s F对于该函数有num=[1 5 9 7];den=[1 3 2]; 命令[r,p,k] =residue(num,den)得到的结果r = -1 2 p = -2 -1 k =1 2 所以展开式为：)2)(1(795)(23+++++=s s s ss s F =31s 22s 12++++-）（)1(5432)(234+++++=s s s ss ss F对于该函数有num=[1 2 3 4 5];den=[1 1 0]; 命令[r,p,k] =residue(num,den) 得到的结果r =-35 p =-1 0 k =1 12 所以展开式为：)1(5432)(234+++++=s s s ss ss F =4s51s 32+++-二、时域响应曲线MATLAB 分析1.时域响应MATLAB 命令函数：impluse(num,den)；impluse(num,den,t) step(num,den)；step(num,den ，t) lsim(num,den,u,t)2.画图MATLAB 命令：plot()，hold on ，gtext3.实验报告：二阶系统的传递函数为：2222nn nw w sw ++ζ（其中7.0=ζ，s rad w n /10=）用MATLAB 写出所编程序，画出单位阶跃和单位脉冲响应曲线。
机械工程控制基础实验
机械工程控制基础实验
实验项目1：典型环节的时域响应
1.教学内容
列出各典型环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，对比阶跃输入下理想响应曲线与实际响应曲线的差别，并分析原因。
2.教学目标
（1）熟悉并掌握TD-ACC设备的使用方法及各典型环节模拟电路的构成方法。
（2）熟悉各种典型环节的理想阶跃响应曲线和实际阶跃响应曲线。
对比差异、分析原因。
实验项目2：典型系统的时域响应和稳定性分析
1.教学内容
列出二阶系统环节的方框图、传递函数、模拟电路图、阶跃响应，分析典型二阶系统稳定性。
2.教学目标
（1）研究二阶系统的特征参量（x、wn）对过渡过程的影响。
（2）研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。
实验项目3：线性系统的校正
1.教学内容
通过串联校正，实现系统动态性能和静态性能改善。
2.教学目标
（1）掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。
— 1 —
（2）根据期望的时域性能指标推导出二阶系统的串联校正环节的传递函数。
四、考核方式及要求
对实验前复习教材并预习实验讲义、实验过程中考核和实验报告成绩进行综合评分。
五、主要仪器设备及现有台套数
PC机一台，TD-ACC+（或TD-ACS）实验系统一套，现有30套。
六、教材及参考书
1.教材：杨叔子.机械工程控制基础.华中科技大学出版社，2008，
2.
2.参考书：胡寿松．自动控制原理．科学出版社，2007.6．
— 2 —。
控制工程实验
《机电控制工程基础》实验指导书适用专业：机械设计制造及其自动化机械电子工程太原工业学院机械工程系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（机械工程系）一、实验项目设计内容及要求1. 实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. 实验内容完成一阶、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. 实验要求系统时间响应分析试验要求学生用MATLAB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. 实验条件利用数字化实验室的计算机，根据MATLAB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MATLAB表达(1)一阶系统 传递函数为：1)(+=Ts Ks G 传递函数的MATLAB 表达： num=[k]；den=[T,1]；G(s)=tf(num,den) (2)二阶系统传递函数为：2222)(nnnw s w s w s G++=ξ传递函数的MATLAB 表达： num=[2n w ]；den=[1，n w ξ2，2n w ]；G(s)=tf(num,den) （3）任意的高阶系统传递函数为：nn n n mm m m a s a s a s a b s b s b s b s G ++++++++=----11101110)( 传递函数的MATLAB 表达：num=[m m b b b b ,,,110- ]；den=[nn a a a a ,,,110- ]；G(s)=tf(num,den) 若传递函数表示为：)())(()())(()(1010nmp s p s p s z s z s z s K s G------=则传递函数的MATLAB 表达：z=[m z z z ,,,10 ]；p=[n p p p ,,,10 ]；K=[K]；G(s)=zpk(z,p,k) 2.各种时间输入信号响应的表达（1）单位脉冲信号响应：[y,x]=impulse[sys,t] （2）单位阶跃信号响应：[y,x]=step[sys,t] （3）任意输入信号响应：[y,x]=lsim[sys,u,t]其中，y 为输出响应，x 为状态响应（可选）；sys 为建立的模型；t 为仿真时间区段（可选）实验方案设计可参考教材相关内容，相应的M程序可参考教材（杨叔子主编的《机械工程控制基础》第五版）提供的程序，在试验指导教师的辅导下掌握M程序的内容和格式要求，并了解M程序在MATLAB软件中的加载和执行过程。
机械工程控制基础实验
验曲线通过ω＝1（rad/s）时的y坐标值，频率
实验曲线从0dB/dec线到-20dB/dec线的转折点，则（本系统转折频 率在数值上与截止频率相等，截止频率是实验曲线通过水平段下降 －3dB线时对应的x坐标值）。分别从0.5V和1V实验曲线估计传递函 数，比较二者的异同。
表2-1 开环频率特性测试数据记录表（1V正弦输入信号）
测速电机
幅值(=
幅值(=
频率(Hz) 频率(1/s) 输出电压
20logUo/Ui）） 相位差
Uo/Ui）
峰峰值(V)
(dB)
2.5
5
10
15
20
25
30
35 40 45 50 55 60
65 70 75
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。
议。
六、思考题 1）如何利用数字示波器观察阶跃响应曲线和测量一阶系统的时间
常数？如何测量稳态增益？
2）除了测速电机外，测量转速还有哪些方法？试画出系统方框 图。
3）为什么作为阶跃输入信号的方波信号，其周期要大于系统过渡 过程时间的两倍？
实验二 频率特性测试实验
一、实验目的 1）熟悉典型系统的频域特性。2）掌握机电系统频域特性和传递函数的测试方法。
本实验指导书由陈永亮老师编写
实验一 时域特性测试实验
一、实验目的 1）熟悉典型输入信号； 2）了解典型系统的时间响应。 3）掌握典型机电系统时域特性的测试方法。
机械工程控制基础实验
机械工程控制基础
实验报告
姓名：邓林
学号：20141289
班级：机制1403
实验一典型环节及其阶跃响应1、比例环节
G(s)=1
实验结果表明比例系数越大，信号跳跃的越明显
2、惯性环节
惯性环节的时间常数越大，系统达到稳定的时间就越长3、积分环节
G(s)=1/(0.5s+1)
G(s)=1/(s+1)
S前面的系数越小系统的斜率越大，增长的越快4、微分环节
13
5、比例微分环节
13
微分环节的前一部分输出信号为零，但会突然出现突变产生跳跃，后保持稳定6、比例积分环节
实验二二阶系统阶跃响应
二阶系统的过度过程具有单调上升的特性
当ξ<1时，二阶系统的单位阶跃响应函数的过渡过程为衰减振荡，并且随着阻尼ξ的减小，其震振特性表现得越加强烈，当ξ=0时达到等幅振荡。
在ξ=1和ξ>1时，二阶系统的过渡过程具有单调上升的特性。
从过渡过程的持续时间来看，在无振荡单调上升的曲线中，以ξ=1时的过渡时间最短。
实验三线性系统的稳定性及误差分析1、稳定性仿真实验
T=0.1，K=2
当T=0.1 K=1时，系统经过一段时间便可以达到稳定；当T=0.1 K=2时，系统输出图形如正弦函数，系统不能稳定在一个固定值；当T=0.1 K=3时，随着时间的变化系统越来越不稳定；当T=0.01 K=2时，系统开始存在不稳定信号，随着系统的运行逐渐趋于稳定，并最终稳定于某固定值
2、误差分析仿真实验
增大开环增益可以减小稳态误差，提高系统的型别也可以减小稳态误差。
浙师大机械控制工程基础实验报告资料
机械控制工程基础实验报告学院工学院职业技术教育学院班级机械设计制造及其自动化姓名XXX学号xxxxxxxx实验项目名称： Matlab语言基础实验《机械控制工程基础》实验报告之一一、实验目的和要求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绘图命令及基本绘图控制4、掌握Matlab软件求拉普拉斯变换与逆变换基本方法二、实验内容1) MATLAB工作环境平台Command图1 在英文Windows 平台上的MATLAB6.5 MATLAB工作平台①命令窗口（Command Window）命令窗口是对 MATLAB 进行操作的主要载体，默认的情况下，启动MATLAB 时就会打开命令窗口，显示形式如图 1 所示。
一般来说，MATLAB的所有函数和命令都可以在命令窗口中执行。
掌握 MALAB 命令行操作是走入 MATLAB 世界的第一步。
命令行操作实现了对程序设计而言简单而又重要的人机交互，通过对命令行操作，避免了编程序的麻烦，体现了MATLAB所特有的灵活性。
在运行MATLAB后，当命令窗口为活动窗口时，将出现一个光标，光标的左侧还出现提示符“>>”，表示MATLAB正在等待执行命令。
注意：每个命令行键入完后，都必须按回车键！当需要处理相当繁琐的计算时，可能在一行之内无法写完表达式，可以换行表示，此时需要使用续行符“…”否则 MATLAB 将只计算一行的值，而不理会该行是否已输入完毕。
使用续行符之后 MATLAB 会自动将前一行保留而不加以计算，并与下一行衔接，等待完整输入后再计算整个输入的结果。
在 MATLAB 命令行操作中，有一些键盘按键可以提供特殊而方便的编辑操作。
比如：“↑”可用于调出前一个命令行，“↓”可调出后一个命令行，避免了重新输入的麻烦。
当然下面即将讲到的历史窗口也具有此功能。
②历史窗口（Command History）历史命令窗口是 MATLAB6 新增添的一个用户界面窗口，默认设置下历史命令窗口会保留自安装时起所有命令的历史记录，并标明使用时间，以方便使用者的查询。
《机械工程控制基础》实验综述报告
技术改造—272—《机械工程控制基础》实验综述报告谷 龙（安徽文达信息工程学院，安徽 合肥 230000）1、引言《机械控制工程基础》强调基本概念和基本方法，注重方法论述的逻辑性和严谨性，同时在论述过程中根据工科学生的具体情况尽量避免高深的数学论证，紧密结合控制工程与机械工程实际，用机械与电气实例解释基本理论和基本方法，使其能很好地在数理知识和专业知识之间起到桥梁的作用。
随着国家经济形势的迅猛发展，安徽的经济也迎来了巨大的发展机遇，合肥，作为安徽省的省会城市，其优先得到的发展机会是不言而喻的。
2、机械工程控制基础的实验现状2.1国内高校的实验方法 国内的一些高校从自身的办学定位出发，呈现出两种不同的实验方法： 一是以清华大学、上海交大等为代表的国内著名理论研究型高校，其办学宗旨是培养高水平的理论创新型人才。
《机械工程控制基础》课程的教学也必须从传统的控制理论知识的讲述，转变到如何引导学生应用课堂上所学的相关控制理论的基础知识去解决机械工程中相关的控制工程问题，为此，必须建立与之相适应的实验教学体系。
二是以众多职业技术学院为代表的实际操作型学校，其办学宗旨是培养企业设备的操作工人，他们大多采用的是以提高学生的应用技能为目的的实验方法。
目的旨在培养学生的认知能力，为企业直接提供来之即用的产业工人。
2.2国外高校的实验方法 实验教学是培养学生实践和科学素养的重要途径，所以实验室成为从事实验教学和科学研究的重要基地。
近年来，高校实验室建设规模和实验室的功能得到了不断加强，由此带来的实验室安全问题变得尤为突出。
2015 年12 月18 日，据人民网报道：“清华大学化学系何添楼一实验室发生火灾爆炸事故，造成一博士后实验人员当场死亡。
”此次实验室安全事故再一次敲响了实验室安全教育与管理的警钟。
为了保障实验室财产与实验人员的安全，高校应把实验教学安全规范与管理作为实验教学与科研工作的首要任务。
国外实验室安全规范与管理情况国外特别是西方发达国家，其高校对安全管理高度重视，每所高校都成立专门机构负责实验安全工作，机构内成员大多是专业技术人员。
机械工程控制基础matlab实验报告
实验一一阶系统及二阶系统时域特性MatLab仿真实验一．实验目的1.通过实验中的系统设计及理论分析方法，进一步理解自动控制系统的设计与分析方法。
2.熟悉仿真分析软件。
3.利用Matlab对一、二阶系统进行时域分析。
4.掌握一阶系统的时域特性，理解常数T对系统性能的影响。
5.掌握二阶系统的时域特性，理解二阶系统重要参数对系统性能的影响。
二．实验设备计算机和Matlab仿真软件。
三．实验内容1.一阶系统时域特性一阶系统G(s)=1，影响系统特性的参数是其时间常数T，T越大，系统的惯性越大，Ts+1系统响应越慢。
Matlab编程仿真T=0.4，1.2，2.0，2.8，3.6，4.4系统单位阶跃响应。
2.二阶系统时域特性a、二阶线性系统G(s)=16单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位正弦输入响应的s2+4s+16Matlab仿真。
b、二阶线性系统36，当ξ为0.1，0.2，0.5，0.7，1.0，2.0时，完成单位阶跃响应s2+12ξs+36的Matlab仿真，分析ξ值对系统响应性能指标的影响。
四．实验要求1.进入机房，学生要严格遵守实验室规定。
2.学生独立完成上述实验，出现问题，教师引导学生独立分析和解决问题。
3.完成相关实验内容，记录程序，观察记录响应曲线，响应曲线及性能指标进行比较，进行实验分析4.分析系统的动态特性。
5.并撰写实验报告，按时提交实验报告。
五．Matlab编程仿真并进行实验分析1、一阶系统由图可知，一阶系统时间常数越大，图像图线越晚达到常值输出，即时间常数T影响系统参数，时间常数越大，系统的惯性越大，系统响应越慢。
2、二阶系统a.单位脉冲响应单位阶跃响应单位正弦输入G(s)=16，故可知无阻尼固有频率w n=4,阻尼比为0.5，故其为欠阻尼系统，二阶系统s2+4s+16的单位脉冲响应曲线和单位阶跃响应曲线的过渡过程都是衰减振荡曲线，而单位正弦输入响应曲线表明输出相对于输入出现了滞后。
机械控制工程基础实验课实验报告
试验一数学模型的Matlab 描述一、实验目的①掌握Malab 中数学模型的三种表现形式 ②掌握三种模型之间的转换方法③掌握复杂传递函数的求取方法④了解复杂系统表现形式及建模方法二、实验要求①在Matlab 中实现三种数学模型的描述②实现三种数学模型之间的转换③写出试验报告三、实验内容Matlab 中数学模型主要有三种形式：传递函数分子/分母多项式、传递函数零极点增益模型和状态空间模型。
它们各有特点，有时需要在各种模型之间进行转换。
（1）已知系统传递函数652272)(234+++++=s s s s s s G问题1:在Matlab 中表示出该模型。
问题2：将其转换成零极点增益型。
（2）已知系统的传递函数2)1)(2()(++=s s s s G问题1:在Matlab 中表示出该模型。
问题2：将其转换成状态空间型。
3、已知连续系统∑（A ，B ，C ，D ）的系数矩阵是：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=400140002A ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=101B ， []011=C ，]0[=D问题1:在Matlab 中表示出该模型。
问题2：将其转换成分子分母多项式型。
4、用Matlab 表示传递函数为)2)(356)(13()1(5)(2322++++++++=s s s s s s s s s G的系统试验二利用Matlab分析时间响应一、实验目的①掌握impulse函数、step函数和lsim函数的用法②掌握利用三种函数求解系统的时间响应③掌握Matlab中系统时域性能指标的求解方法④了解simulink中系统动态模型的建立方法二、实验要求①用impulse、step和lsim函数对线形连续系统的时间响应进行仿真计算。
②在对系统进行单位阶跃响应的基础上，求取系统时域性能指标。
③写出试验报告。
三、实验内容（1）impulse函数、step函数和lsim函数的说明Impulse函数step函数lsim 函数（2）求系统二阶系统44.24)()()(2++==s s s R s C s φ的单位脉冲响应、单位阶跃响应、正弦（)2sin(t u π=）响应。
机械工程控制基础实验报告
机械工程控制实验报告姓名：学号：班级序号：指导老师：王院生目录机械工程控制实验报告 (1)实验一利用MATLAB分析时间响应 (3)实验二用MATLAB求系统的瞬态性能指标 (5)实验三利用MATLAB分析频率特性 (7)实验四利用MATLAB分析系统的稳定性 (10)实验五利用SIMULINK进行系统仿真 (12)实验六利用MATLAB设计系统校正（课后习题6.7） (14)第一次实验第三章:利用MATLAB 分析事件响应一、用MATLAB 求系统时间响应系统的传递函数为 50)501(05.050)(G 2+++=s s s τ,利用MATLAB 可以求出系统在时间常数tao=0、tao=0.0125、tao=0.025时,应用impulse 函数，可以得到系统单位脉冲响应；应用step 函数，可以得到系统单位阶跃响应。
MATLAB 程序以及系统单位脉冲曲线、系统单位阶跃响应曲线分别如下所示： 程序：t=[0:0.01:0.8];nG=[50];tao=0;dG=[0.05 1+50*tao 50];G1=tf(nG ,dG); tao=0.0125;dG=[0.05 1+50*tao 50];G2=tf(nG ,dG); tao=0.025;dG=[0.05 1+50*tao 50];G3=tf(nG ,dG); [y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t); [y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t); [y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);subplot(121),plot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-') legend('tao=0','tao=0.0125','tao=0.025') xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on;subplot(122),plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-') legend('tao=0','tao=0.0125','tao=0.025') grid on;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');系统单位脉冲曲线、系统单位阶跃响应曲线：对于正弦输入作用下，应用lsim函数可求得tao=0.025时系统的时间响应及误差曲线，MATLAB程序以及系统的时间响应及误差曲线如下所示：程序：t=[0:0.01:1];u=sin(2*pi*t);tao=0.025;nG=[50];dG=[0.05 1+50*tao 50];G=tf(nG,dG);y=lsim(G,u,t);plot(t,u,'--',t,y,'-',t,u'-y,'-.','linewidth',1)legend('u(t)','xo(t)','e(t)')grid;xlabel('t(sec)'),ylabe('x(t)');系统的时间响应及误差曲线：二、用MATLAB 求系统的瞬态性能指标系统传递函数为 50)501(05.050)(G 2+++=s s s τ，利用MATLAB 分别计算在tao=0、tao=0.0125和tao=0.025时系统的性能指标。
推荐-机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告 精品
《机械工程控制基础》MATLAB分析与设计仿真实验报告《机械工程控制基础》MATLAB 分析与设计仿真实验任务书（20XX ）一、仿真实验内容及要求1．MATLAB 软件要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB 软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MA TLAB 仿真集成环境Simulink 的使用。
2．各章节实验内容及要求1）第三章 线性系统的时域分析法• 对教材第三章习题3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；• 对教材第三章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析，说明不同控制器的作用；• 在MATLAB 环境下选择完成教材第三章习题3-30，并对结果进行分析；• 在MATLAB 环境下完成英文讲义P153.E3.3；• 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在100=a K 时，试采用微分反馈控制方法，并通过控制器参数的优化，使系统性能满足%5%,σ<3250,510s ss t ms d -≤<⨯等指标。
2）第四章 线性系统的根轨迹法• 在MATLAB 环境下完成英文讲义P157.E4.5；• 利用MA TLAB 绘制教材第四章习题4-5；• 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-10及4-17，并对结果进行分析；• 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-23，并对结果进行分析。
3）第五章 线性系统的频域分析法• 利用MA TLAB 绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线；4）第六章 线性系统的校正• 利用MA TLAB 选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能；• 利用MA TLAB 完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证；• 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，试采用PD 控制并优化控制器参数，使系统性能满足给定的设计指标ms t s 150%,5%<<σ。
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《机械工程控制基础》
实验报告
班级：
学号：
姓名：
一、实验目的：
（1）掌握MATLAB和SIUMLINK在控制工程领域中的基本应用。
（2）了解一阶系统和二阶系统的对典型输入的响应波形和系统的频率特性。
二、实验设备及仪器：
计算机，MATLAB6软件一套；
三、实验内容：
1、以MATLAB命令方式，绘制出下列传递函数的单位阶跃响应波形和BODE 和Nyuist图。
(1)G1=1/s
单位阶跃响应波形图BODE图
Nyquist图
(2)G2=1/(0.5s+1)
单位阶跃响应波形图BODE图
Nyquist图
(3)G3=s
因为传递函数中分母s的阶数高于分子s阶数，所以没有单位阶跃波形图。
BODE图Nyquist图
(4)G4=0.5 s + 1
因为传递函数中分母s的阶数高于分子s阶数，所以没有单位阶跃波形图。
BODE图Nyquist图
(5)G5=1/（s^2 + 1.4 s + 1）
单位阶跃响应波形图BODE图
Nyquist图
(6)g6=（0.5 s + 1）/（s^2 + 1.4 s + 1）
单位阶跃响应波形图BODE图Nyquist图
2、利用SIMULINK对下图所示系统建立控制系统模型，并对输入为单位阶跃信号和正弦信号时进行系统输出仿真。
单位阶跃:
正弦信号:
3、利用MATLAB，求出下边传递函数的单位阶跃响应，完成下表并总结规律。
传递函数：G（s）=1/(τs+l)
τ=0.1 τ=1
τ=5 τ=10
τ=50
0.1 1 5 10 50
时间常数
（τ）
上升时间(s) 0.22 2.2 11 22 110
规律总结：惯性环节的输入响应不能立即稳定，存在时间上的延迟，时间常数愈大惯性愈大，延迟时间愈长，时间常数表征该环节的惯性,同时上升时间与时间常数成正比。