北科大_液压实验报告
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液压控制系统
实验报告
学院：机械工程学院
专业：机械工程及自动化
班级：机自1404
学号：41440001
姓名：丁恒
容：实验五、实验六、实验七
实验五电液位置控制系统建模和特性分析
1．实验目的
1.1 学会使用MATLAB软件分析电液位置控制系统的特性分析，加深对所学知识的理解；
1.2 掌握电液位置控制系统的特点及其校正方法；
1.3 培养应用MATLAB软件进行电液位置控制系统设计的实践能力。
2．实验容与实验原理
见实验指导书。
3．实验方法与步骤
3.1实验设备计算机及MATLAB软件系统。
3.2实验步骤
3.2.1已知卷曲机光电液带材矫偏控制系统工作原理方框图
卷曲机光电液带材矫偏控制系统方框图及传递函数如下
3.2.2 编写系统特性分析程序；
3.2.3 运行系统特性分析程序求出系统的开环伯特图，并根据稳定性条件求出系统的开环增益K；
3.2.4 运行系统特性分析程序并求出系统的闭环伯特图并分析系统的闭环特性；
3.2.5 根据电液位置控制系的特点设计系统的校正环节；
3.2.6 编写系统特性二次建模分析程序；
3.2.7 运行系统特性分析程序求出系统二次建模的开环伯特图和闭环伯特图并分析系统的特性；
3.2.8 完成系统时域特性分析；
3.2.9 完成利用SIMULINK仿真模块对电液位置控制系统的时域响应和频域响应进行仿真分析；
4．实验报告
4.1 绘出系统的开环伯特图，计算系统的开环增益K，分析系统的开环特性；
由系统的开环传函知：K=K K×1.67×10−3
94.5×10−4
=K K×0.1767 l/s
初取K=1 l/s，则系统开环传函为：
1
----------------------------------------------------------------------------------------------
2.178e-008 s^5 +
3.454e-006 s^4 + 0.0004238 s^3 + 0.01733 s^2 + s
MATLAB程序见G51：
G2=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]);
G3=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]);
G=G1*G2*G3
bode(G);
bode图如下：易得相位裕量89°，增益裕量26.7dB，系统稳定。穿越频率为1rad/s。
从稳定性考虑，相位裕量40°~60°，增益裕量6dB以上。所以图像可整体上移20dB，即K=10。
则：K K=
K
0.1767
=56.6K/K
系统的开环传函为：
10
-------------------------------------------------------------------------------------------
2.178e-008 s^5 +
3.454e-006 s^4 + 0.0004238 s^3 + 0.01733 s^2 + s
MATLAB程序见G52:
G2=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1])
G3=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0])
G=10*G2*G3
bode(G)
对应开环bode图：得到相位裕量79.6°，增益裕量6.66dB ，满足稳定性要求。穿越频率为10.3rad/s。
4.2 绘出系统的闭环伯特图并分析系统的闭环特性，分析系统的闭环特性；
系统闭环传函为：
10
------------------------------------------------------------------------------------------------
2.178e-008 s^5 +
3.454e-006 s^4 + 0.0004238 s^3 + 0.01733 s^2 + s + 10
MATLAB程序见G53：
G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]);
G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]);
G=feedback(10*G1*G2,1)
bode(G)
闭环bode图：
得到谐振频率、谐振峰值都非常小，远小于3dB，满足要求。截止频率为13.3rad/s ，幅频带宽0—13.3rad/s，相频带宽0—26rad/s 。系统频宽较小，快速性较低。
由于系统开环传函中有一个积分环节，故该系统为I型系统，稳态误差应为零。等速输入会
产生位置误差，其值为：K K=K
K 。
4.3 分析系统校正的特性并给出系统的校正环节；
设计之后校正环节，参见教程P125确定参数：
取α=10，则K KK=αK=100。
根据已确定的速度放大系数K KK，画出系统开环波特图：
MATLAB程序见G54：
G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1])
G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0])
G=100*G1*G2