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成 绩
《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
姓 名 学 号 班 级 学 院
1108110班 机电工程学院 哈尔滨工业大学 2013年11 月5 日
机电系统控制基础
1
作业题目
1. 用MATLAB绘制系统?(s)?C(s)25的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线。 ?2R(s)s?4s?252. 用MATLAB求系统?(s)?间、调节时间和超调量。
C(s)25的单位阶跃响应性能指标：上升时间、峰值时?2R(s)s?4s?253. 数控直线运动工作平台位置控制示意图如下：
伺服电机给定环节 比较环节 放大环节 Xi(s)减速器J1Xo(s)负载+-光栅尺工作台KaKb螺纹传动滚珠丝杠J2
伺服电机原理图如下：
LRuaiaMω (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，Km=10，P/i=4π，利用MATLAB分析kb的取值对于系统的性能的影响。
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机电系统控制基础
2
题目1
源代码：
t=[0:0.01:5];u=t; C=[25],R=[1,4,25]; G=tf(C,R);
[y1,T]=step(G,t); y2=lsim(G,u,t);
subplot(121),plot(T,y1,'--'); xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)'); grid on;
subplot(122),plot(t,y2,'-.'); grid on;
xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');
仿真结果及分析：
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机电系统控制基础
3
题目2 源代码：
t=[0:0.001:1]; yss=1;dta=0.02; C=[25],R=[1,4,25]; G=tf(C,R); y=step(G,t);
r=1;while y(r) [ymax,tp]=max(y);tp1=(tp-1)*0.001; mp=(ymax-yss)/yss; s=1001;while y(s)>1-dta && y(s)<1+dta;s=s-1;end ts=(s-1)*0.001; [tr tp1 mp ts] 仿真结果及分析： C = 25 ans = 0.4330 0.6860 0.2538 1.0000 由输出结果知：上升时间为0.4330秒，峰值时间为0.6860秒，最大超调量为0.2538，调整时间1.0000秒。 4 题目3 源代码： syms s; t=[0:0.001:2]; b=0.1;num1=20*b;den1=[1 10 num1];G1=tf(num1,den1); b=1;num2=20*b;den2=[1 10 num2];G2=tf(num2,den2); b=10;num3=20*b;den3=[1 10 num3];G3=tf(num3,den3); b=100;num4=20*b;den4=[1 10 num4];G4=tf(num4,den4); 第 3 页