《机电控制系统大作业基于MATLAB的机电控制系统响应分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电控制系统大作业基于MATLAB的机电控制系统响应分析（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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成 绩机电系统控制基础第 1 页1 作业题目1. 用 MATLAB 绘制系统 2()54CsR的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线。2. 用 MATLAB 求系统 2()54ss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： aKbXi( s )给定环节 比较环节 放大环节 伺服电机减速器Xo( s )光栅尺工作台负载螺纹传动滚珠丝杠J1J2+-伺服电机原理图如下：uaL RiaM(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
2、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，K m=10，P/i =4，利用 MATLAB 分机电系统控制基础第 2 页析 kb 的取值对于系统的性能的影响。2 题目 1(给出操作过程、仿真结果及分析、源代码)操作过程：创建 m 文件 运行得到结果源代码：clear
3、 all;t=0:0.01:0.8;%nG=25;dG=1 4 25;G1=tf(nG,dG);%y1a,T=step(G1,t);y1b,T=lsim(G1,t,t);%subplot(121),plot(T,y1a,-,T,y1b,-)legend(单位阶跃响应,单位斜坡响应)xlabel(t(sec),ylabel(x(t);grid on图形如下：机电系统控制基础第 3 页题目 2操作过程：创建 m 文件 运行得到结果源代码：close all;%t=0:0.001:1;%yss=1;dta=0.02;%nG=25;dG=1 4 25;G1=tf(nG,dG);y1a,T=step(G
4、1,t);机电系统控制基础第 4 页%r=1;while y1a(r)1-dta endts1=(s-1)*0.001;tr1 tp1 mp1 ts1运行结果：ans=0.4330 0.6860 0.2538 1.00000.4330 0.6860 0.2538 1.00003 题目 3解：(1). 等效到电动机主轴的转动惯量 J滚珠丝杠上的转动惯量 J2等效到电机主轴为 J22=J2/i2丝杠到工作台的减速比 i2=2/L电动机到工作台的减速比 i0=i1i2工作台的质量 m 等效到电机主轴为 Jm=m/i02机电系统控制基础第 5 页则J=J1+J22+Jm=J1+J22+Jm=J1+J2
5、/i2+m/(2i/P) 2(2).系统方框图Xi(s) +-KcGd(s) Xo(s)给定环节 Ka放大环节 Kb反馈环节 Kc直流伺服电机、减速器、丝杠和工作台。将直流伺服电机的输入电压 ud作为输入，减速器、丝杠和工作台相当于电动机的负载。输入为电动机电枢电压，输出为工作台位置时的传递函数Gd（s）=K/s(Ts+1)式中 0RT=/dmJDKi本题中 D=1则系统的开环传递函数为 kcG(s)K(s)(Ts1)abcabdK机电系统控制基础第 6 页系统的闭环传递函数为 2(s)abbcKGT(3)源代码：Ka=1Kc=1Kd=1R=1J=1Km=10Kb=10T=R*J/(R+Kd*
6、Km)i0=0.5;K=Km/i0/(R+Km*Kd)t=0:0.01:2;yss=1;dta=0.02;nG=K*Ka*KbdG=T 1 K*Kb*KcG=tf(nG,dG);y,T=step(G,t);ymax,tp=max(y);tp=(tp-1)*0.001;mp=(ymax-yss)/yss;机电系统控制基础第 7 页s=1;while y(s)1-dtaendts=(s-1)*0.001;y1a,T=step(G,t);r=1;while y1a(r)yss;r=r+1;endtr=(r-1)*0.001;tr tp mp ts运行结果如下：ans =0.0160 0.0240 0.2655 0改变 Kb的值，将上述代码中的 Kb=10 改成 Kb=50,运行结果如下：ans =0.0060 0.0100 0.5739 0再次改变 Kb的值，将上述代码中的 Kb=50 改成 Kb=100,运行结果如下：ans =0.0040 0.0070 0.6771 0随 Kb增加 tr 值减小，tp 值减小，mp 值增加，而 ts 值恒为零。
