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机械控制工程实验 实验指导书 机电技术实验室 学号：2014010049 姓名：潘礼延 班级：机械1402 日期： 2016年10月8日 实验一 系统时域响应分析 实验目的 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。 实验要求 学习有关MATLAB的相关内容，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。 1.系统的传递函数及其MATLAB表达 （1）一阶系统 传递函数为： 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： 传递函数的MATLAB表达：num=[wn^2]；den=[1，wn，wn^2]；G(s)=tf(num,den) 2.各种时间输入信号响应的表达 （1）单位脉冲信号响应：impulse(sys,t) （2）单位阶跃信号响应：step(sys,t) （3）任意输入信号响应：lsim(sys,u,t) 其中sys为建立的模型；t为仿真时间区段（可选） 实验内容 读懂以下代码，编写一阶系统单位阶跃响应曲线。 clear all; t=0:0.01:7; %系统时间 nG=1; %传函分子系数 tao=1;dG=[tao 1]; %传函分母系数 G=tf(nG,dG) %建立传递函数 impulse(G,t); %绘制阶跃输入的曲线 xlabel(时间);ylabel(幅值); %给XY轴命名 grid on; %打开网格 title(一阶系统单位脉冲的响应曲线);%给所绘图像定义标题 读懂以下代码，编写二阶系统单位阶跃响应曲线。 clear all; t=[0:0.01:4]; wn=7;kc=0.2; %定义二阶系统参数 nG=[wn^2]; dG=[1 2*kc*wn wn^2]; G=tf(nG,dG) impulse(G,t); xlabel(时间);ylabel(幅值); grid on; title(二阶系统单位脉冲响应曲线); 读懂以下代码，编写二阶系统加速度信号的响应曲线。 clear all; t=0:0.01:10; wn=7;kc=0.7; u=sin(0.5*pi*t); nG=wn^2; dG=[1 2*kc*wn wn^2]; G=tf(nG,dG) lsim(G,u,t); xlabel(时间);ylabel(幅值); grid on; title(二阶系统正弦响应及响应曲线); 读懂以下代码，编写二阶系统不同参数阶跃响应曲线（欠阻尼，临界阻尼，过阻尼）。 clear all; t=[0:0.001:7]; wn=7; nG=[wn^2]; kc=0.2;dG1=[1 2*kc*wn wn^2];G1=tf(nG,dG1) kc=0.5;dG2=[1 2*kc*wn wn^2];G2=tf(nG,dG2) kc=0.8;dG3=[1 2*kc*wn wn^2];G3=tf(nG,dG3) [y1,T]=step(G1,t); [y2,T]=step(G2,t); [y3,T]=step(G3,t); plot(T,y1,--,T,y2,-.,T,y3,-); legend(kc=0.2,kc=0.5,kc=0.8); xlabel(时间);ylabel(幅值);grid on; title(二阶系统单位阶跃响应曲线(不同欠阻尼); 运行一下代码，判断所得各数值的含义。 clear all; t=0:0.001:4; yss=1;dta=0.02; wn=7; nG=[wn^2]; kc=0.2;dG1=[1 2*kc*wn wn^2];G1=tf(nG,dG1); kc=0.5;dG2=[1 2*kc*wn wn^2];G2=tf(nG,dG2); kc=0.8;dG3=[1 2*kc*wn wn^2];G3=tf(nG,dG3); y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t); % kc=0.2 %求上升时间tr r=1;while y1(r)yss;r=r+1;end tr1=(r-1