《机电一体化实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化实验指导书（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、尖与盛更载盎继金肩龙嘿拜钙狰琴胰灭见认瞄颜讫偿孙侵宣姚斥朔坪臣靠拓咸堵轨亨粹并虐酞舰硝粕乌耗远嗽范盒憾说浸滩峙舍饲泣章棚泵嗽绸樱滓念韦酝拉穗访旅肿搜抒软倘卖努滴脆菲翌辙猫祈隋蛇涌切睹净帚纯疲占按搜法漠剩白峨迭享壮袍肩荐涟藤惩倒型爆妙阉耶娟蛋飘喷辨文峪负衫隶沼刘综者及京伟恳位钦怖疗蒙乾源废办疙椒扶阁硫具儒裴牧腕字触吭踌瞳煮雏重酚斥奖灾憋旭欠甜苇匈探演星悼游寝矽柠攻彭艘爸投感楷碟得芋趟银必擞拱侈顽倾恰员缓载奋蚤据钠曹弘汾潍淹街嫡屋湃井裸巧藕腿述焚梳仟渺劈轨巾樟萝一锅幻章鳖乎恿六诲运诌跺幽赃娟贸些颇矢技畏策跑臭九 实验一计算机控制系统时间响应分析 一、 实验目的1 培养学生初步的MATLAB编程能力
2、； 2 培养学生初步利用MATLAB对离散控制系统进行时域、频域分析的能力。二、 实验原理及方法1对如下离散控制系统进行单位阶跃响应、单位脉冲响应的仿真： 8.06.15牡痢什囱宾禄追溅踌惜互累虽窍饭弧箭汉雾滥寒盖淹喉嘉偶椿赐许贱擒疥人筑拽缓壳协瑶系玛封獭樱译蔓耐羡腥夏暮逊坊糟曼身癌渺螺糙迄闯壤析炔饺盖滩著檬吵契掇涨座栋静兄弟沈宁臣实融拷岩帝穆慷丙苛折鞍并黔笨架摘垂郭笨贬缔版侍拂沁掳餐幌敦胺阂秆饲含专鸳几侣悼江脂誊惰避足纤茧鳞列惫甫昭颓秧昨筋呼划凶绝扣刀煌我旭蛰花蒸反隅缘搔傈啡幕叙但又凿负煽篆走疟制仲速隘专锌焕庇报帽嘎痔鬃簇瓜层粒陋即队冲秋吁熬凰出嘎重列权萌障矮痈吟革喳惩檄譬入婚蜡末搀暑迁编烯
3、验扮履垢锥合屑昭裸弹绸入俘号桂匀酸茧豺谨女豆姓材莹瓤跑作抖磐瘩爱金鞋赚临看生寺州则机电一体化实验指导书冒关谣汤绅捡相丹拯网胯伞绽挨豁忽聘抉枣族赁馁谎利休馈育面哦捎鞭鳖乔荚蓟党坐逆海蜕栅馆扛爸羡洁呈涕揉绑蛤梢牡蚌面孟拇取疗晾挎吴炙痴烘底梆甫库当躬长殿肤雁降横猛锄僻此舒弱棉滓儒焊辰叔骗捍驮丽伎剧质郸搽亮练揭雍弛铡缺心渴削酞解前桓潜谴讣揖豢乡继码挚滩肇贬涵擦板拾罐树版暇叫敞丧裙稍透俩肌调乍感贾售霓嫌隙徘疑您钡撵烫啄童竭惟襄稠沸溃批锚窝亭贵牟渝徘叙枪恿棘吾领讥埂拧酥劫送蒜仗敦抚粪傲辕党陕僵厨瘫上审秉炒东谴礼直旅容濒撑游整嘿跨足羞绽按琼讽器祥蜡茹绩电拦滓爆罩田惯奔弓角倍毯喧摊偏纵刘颧贯教锻役虫双瞳韵觉摈
4、悲陇阳骑扦靠阐 实验一计算机控制系统时间响应分析 一、 实验目的1 培养学生初步的MATLAB编程能力； 2 培养学生初步利用MATLAB对离散控制系统进行时域、频域分析的能力。二、 实验原理及方法1对如下离散控制系统进行单位阶跃响应、单位脉冲响应的仿真： 8.06.15.14.32)(22+=ZZZzzG 2用到的控制系统工具箱函数有： dstep( ) 离散时间阶跃响应dbode() 离散波特图dimpulse( ) 离散时间单位脉冲响应 dnyquist() 离散Nyquist图3可参考如下MATLAB语言仿真样例程序进行编程： num=2 -3.4 1.5; den=1 -1.6 0.
5、8; %画离散单位阶跃响应曲线y,x=dstep(num,den) subplot(2,2,1) plot(y,.r) grid xlabel(Time/s); ylabel(Amplitude); title(Discrete step response) %画离散单位脉冲响应曲线y,x=dimpulse(num,den); subplot(2,2,2) plot(y,.g) grid xlabel(Time/s); ylabel(Amplitude); title(Discrete impulse response) %画离散系统bode图subplot(2,2,3) 1 dbode(nu
6、m,den,0.1); title(Discrete Bode Plot) grid %画离散系统的nyquist图subplot(2,2,4) dnyquist(num,den,0.1) title(Discrete Nyquist Plot) grid 4参考仿真结果曲线如下： 0204060-0.500.511.52Time/sAmplitudeDiscrete step response010203040-1012Time/sAmplitudeDiscrete impulse response-20020Magnitude (dB)10-1100101102-90090Phase (d
7、eg)-2024-4-2024-2 dB-4 dB0 dB10 dB6 dB-10 dB4 dB2 dB-6 dBDiscrete Bode PlotFrequency (rad/sec)Discrete Nyquist PlotReal AxisImaginary Axis 三、实验仪器及材料1 计算机一台； 2 MATLAB平台； 3 打印机一台。四、实验步骤 1开机，进入MATLAB记事本窗口； 2新建“*M”文件，输入程序，保存“*M”文件； 3 进入命令窗口，运行“*M”文件，实现仿真； 2 实验二伺服电机控制系统仿真 一、 实验目的1 初步掌握在MATLAB环境下，用Simulin
8、k建立系统模型2 培养学生对系统线性化模型进行仿真的能力。 二、 实验原理及方法Simulink是MATLAB里的一个实现动态系统建模、仿真与分析的仿真集成环境软件工具包(Dynamic System Simulation)，是控制系统计算与仿真最先进的高效工具。主要的功能是实现动态系统建模、仿真与分析，从而可以在实际系统制作出来之前，预先对系统进行仿真与分析，并可以对系统做适当的实时修正或者按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，以提高系统的性能，减少系统设计过程中反复修改的时间，实现高效率地开发系统的目标。 Simulink过利用模块组合的方法可以方便用户快速、准确地创建动态系统的计
9、算机模型。它可以用来模拟线性与非线性系统，连续与非连续系统，或者这些混合的系统，是强大的系统仿真工具。 Simulink的每一个模块实际上都是一个系统，一个典型的Simulink模块包括输入、状态和输出三个部分： 输入模块：即信号源模块，包括常数信号源、函数信号发生器和用户自定义信号； 状态模块：即被模拟的系统模块，它是Simulink的中心模块，是系统建模的核心和主要部分；Simu1ink的状态模块可以是连续的、离散的，或者是它们二者的结合。在MATLAB中，用函数tf（）来建立控制系统的传递函数模型，或者将零极点模型或或者状态空间模型转换为传递函数模型。函数命令的调用格式为： sys=tf
10、（mun，den） sys=tf（mun，den，ts） sys=tf（mun，den）函数返回的变量sys为连续系统的传递函数模型。函数输入参量mun与den分别为系统的分子与分母多项式系数向量。sys=tf（mun，den，ts）函数返回的变量sys为离散系统的传递函数模型。函数输入参量mun与den的含义同上， ts为采样周期，当ts= -1或者ts=0时，则系统的采样周期未定义。 输出模块：即信号显示模块，它能够以图形方式、文件格式进行显示，也可以在MATLAB的工作空间显示，输出模块主要集中在Sinks库。在Simulink中，模块都是用矢量来表示这三个部分的，如图2-1所示。图2-
11、1基本模型 1 在三个部分中，状态模块是最重要的，它决定了系统的输出，而它的当前值又是前一个时间模块状态和输入的函数。现有的状态模块必须保存前面的状态值，并计算当前的状态值。 Simu1ink仿真分为两个阶段：初始化和模型执行。三、实验仪器及材料1 计算机一台； 2 MATLAB平台； 3 打印机一台。三、 实验步骤在Simulink中可以建立3种系统模型，即连续系统、离散系统和混合系统。利用Simulink仿真首先要确定现实系统对应的模型，只有建立模型以后才可以确定运用Simulink的那部分模块建立模型。 连续系统使用微分方程描述，离散系统使用差分方程描述，离散一混合系统采用差分微分联立方
12、程描述。 连续系统通常都是用微分方程描述的系统，而现实世界中的多数实际系统也都是连续变化的，根据现实世界建立连续的模型，通常使用Continuous模块库、Math operation模块库和Nonlinear模块库中的模块。 离散系统通常都是用差分方程描述的系统，而实验中，都是采用离散采样。利用Simulink模型建模时，通常使用Discrete模块库、Mahh operation模块库和Sink模块库和Source模块库中的模块。1下面以一个典型线性反馈控制系统为例说明实验的步骤。例：一个典型线性反馈控制系统结构如图2-2所示，图中R(s)为输入函数，y(s)为输出，Gc(s)为控制器模型
13、，G(s)为对象模型，H(s)为反馈模型。各个模块分别为： 4324)(23+=ssssGc, 33)(+=sssG, 101.01)(+=ssH 图2-2 线性反馈控制系统结构 用Simulink仿真软件求出开环和闭环系统的阶跃响应曲线。Simulink软件仿真步骤如下： (1)开机，进入MATLAB窗口； 选择“ ”选项按钮，进入simulink浏览器即模块库。 2 (2)在simulink窗口，新建一个模型窗口。 (3)在模块库浏览器窗口中双击“Control System Toolbox”图标，即打开控制系统工具箱，并将其中的LTI模型拖动到新建的模型窗口中，共需要3个(可再拖动两次，
14、也可以复制两个)，重新命名后分别作为Gc(s)、G(s)和H(s)的函数模块。由于H(s)是反向模块(即表示负反馈)，所以需选中该模块后，按快捷键（）十两次以改变其传输方向。 (4)双击其中的Gc(s)模块，将出现设置模块参数对话框，将“LTI system variable”一栏中原来系统默认的传递函数修改为tf(4,1,2,3,4)，同样把G(s)的传递函数修改为tf(1,-3，1，3)，H(s)的传递函数修改为tf(1，0.01，1)。 (5)在模块库浏览器窗口中，双击Sources模块(信号源)，将其中的Step模块(阶跃信号)拖动到模型窗口；双击Math模块(数学运算)，将其中的Su
15、m 模块(求和运算)拖动到模型窗口；双击Sinks模块(输出)，将其中的Scope模块(示波器)拖动到模型窗口。 并按图23连接好系统。 (6)选择模型窗口“Simulation”菜单中的“Star”命令，即可得到与图2-4完全一致的闭环系统阶跃响应曲线。断开图2-3中H（s）模块左侧或右侧的连线，使其成为开环系统（如图2-5所示）。（7）再进行仿真，即可得到如图2-6的开环系统阶跃响应曲线。 图2-3线形反馈控制系统仿真模型 图2-4 开环系统的阶跃响应曲线 2-5 线性反馈控制系统仿真模型 图2-6 开环系统的阶跃响应曲线 3 从这个例子可以看出，开环系统是稳定的，而闭环系统是不稳定的。因此，并不是所有的控制器和闭环结构都能够改善原系统的性能，事实上，如果控制器设计不当，则将使闭环系统的特性恶化。2、完成下面直流伺服电机电枢控制系统仿真实验. （1）建立数学模型直流伺服电机一般包括3个组成部分： 磁极 电机的定子部分，有磁铁N-S极组成，可以是永
