哈工大機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)大作業(yè)Matlab時(shí)域分析

成績(jī)《機(jī)電系統(tǒng)控制根底》大作業(yè)一基于MATLAB的機(jī)電控制系統(tǒng)響應(yīng)分析姓名學(xué)號(hào)班級(jí)學(xué)院哈爾濱工業(yè)大學(xué)2023年12月12日作業(yè)題目1.用MATLAB繪制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線、單位斜坡響應(yīng)曲線。2.用MATLAB求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)：上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。3.數(shù)控直線運(yùn)開工作平臺(tái)位置控制示意圖如下：伺服電機(jī)原理圖如下：(1)假定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J1，減速器輸出軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J2，減速器減速比為i，滾珠絲杠的螺距為P，試計(jì)算折算到電機(jī)主軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J；(2)假定工作臺(tái)質(zhì)量m，給定環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為Ka，放大環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為Kb，包括檢測(cè)裝置在內(nèi)的反應(yīng)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為Kc，電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)常數(shù)為Kd，電動(dòng)機(jī)的電磁力矩常數(shù)為Km，試建立該數(shù)控直線工作平臺(tái)的數(shù)學(xué)模型，畫出其控制系統(tǒng)框圖；(3)忽略電感L時(shí)，令參數(shù)Ka=Kc=Kd=R=J=1，Km=10，P/i=4π，利用MATLAB分析kb的取值對(duì)于系統(tǒng)的性能的影響。題目1源代碼：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)');gridon;subplot(122),plot(t,y2);gridon;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');仿真結(jié)果及分析：題目2源代碼：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;whiley(r)<yss;r=r+1;endtr=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y);tp1=(tp-1)*0.001;mp=(ymax-yss)/yss;s=1001;whiley(s)>1-dta&&y(s)<1+dta;s=s-1;endts=(s-1)*0.001;[trtp1mpts]仿真結(jié)果及分析：C=25ans=0.43300.68600.25381.0000由輸出結(jié)果知：上升時(shí)間為0.4330秒，峰值時(shí)間為0.6860秒，最大超調(diào)量為0.2538，調(diào)整時(shí)間1.0000秒。題目3源代碼：symss;t=[0:0.001:2];b=0.1;num1=20*b;den1=[110num1];G1=tf(num1,den1);b=1;num2=20*b;den2=[110num2];G2=tf(num2,den2);b=10;num3=20*b;den3=[110num3];G3=tf(num3,den3);b=100;num4=20*b;den4=[110num4];G4=tf(num4,den4);[y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t);[y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t);[y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);[y4,T]=impulse(G4,t);[y4a,T]=step(G4,t);figureplot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-',T,y4,':','LineWidth',2);legend('b=0.1','b=1','b=10','b=100');xlabel('t(sec)');ylabel('x(t)');gridon;figureplot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-',T,y4a,':','LineWidth',2);legend('b=0.1','b=1','b=10','b=100');xlabel('t(sec)');ylabel('x(t)');gridon;symss;t=[0:0.001:5];b=0.1;num1=20*b;den1=[110num1];G1=tf(num1,den1);b=1;num2=20*b;den2=[110num2];G2=tf(num2,den2);b=10;num3=20*b;den3=[110num3];G3=tf(num3,den3);b=100;num4=20*b;den4=[110num4];G4=tf(num4,den4);y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);y3=step(G3,t);y4=step(G4,t);plot(t,y1,'--',t,y2,'-.',t,y3,'-',t,y4,':','LineWidth',2);legend('b=0.1','b=1','b=10','b=100');xlabel('t(sec)');ylabel('x(t)');gridon;yss=1;dta=0.02;r=1;whiley1(r)<yss&r<5001;r=r+1;endtr1=(r-1)*0.001;disp('tr1=');disp(tr1);[ymax,tp]=max(y1);tp1=(tp-1)*0.001;disp('tp1=');disp(tp1);mp1=(ymax-yss)/yss;disp('mp1=');disp(mp1);s=5001;whiley1(s)>1-dta&y1(s)<1+dta;s=s-1;endts1=(s-1)*0.001;disp('ts1=');disp(ts1);r=1;whiley2(r)<yss&r<5001;r=r+1;endtr2=(r-1)*0.001;disp('tr2=');disp(tr2);[ymax,tp]=max(y2);tp2=(tp-1)*0.001;disp('p2=');disp(tp2);mp2=(ymax-yss)/yss;disp('mp2=');disp(mp2);s=5001;whiley2(s)>1-dta&y2(s)<1+dta;s=s-1;endts2=(s-1)*0.001;disp('ts2=');disp(ts2);r=1;whiley3(r)<yss;r=r+1;endtr3=(r-1)*0.001;disp('tr3=');disp(tr3);[ymax,tp]=max(y3);tp3=(tp-1)*0.001;disp('tp3=');disp(tp3);mp3=(ymax-yss)/yss;disp('mp3=');disp(mp3);s=5001;whiley3(s)>1-dta&y3(s)<1+dta;s=s-1;endts3=(s-1)*0.001;disp('ts3=');disp(ts3);r=1;whiley4(r)<yss;r=r+1;endtr4=(r-1)*0.001;disp('tr4=');disp(tr4);[ymax,tp]=max(y4);tp4=(tp-1)*0.001;disp('tp4=');disp(tp4);mp4=(ymax-yss)/yss;disp('mp4=');disp(mp4);s=5001;whiley4(s)>1-dta&y4(s)<1+dta;s=s-1;endts4=(s-1)*0.001;disp('ts4=');disp(ts4);仿真結(jié)果及分析：b上升時(shí)間tr/s峰值時(shí)間tp/s最大超調(diào)量mp/%調(diào)整時(shí)間ts/s0.1010100.14700.237030.500.77401000.03800.071070.220.78203.1設(shè)小齒輪所在的軸為軸，大齒輪所在的軸為軸。，，分別為總負(fù)載，小齒輪和大齒輪的負(fù)載，為軸輸入轉(zhuǎn)矩。根據(jù)力平衡原理，，軸的力平衡方程分別為，分別為小齒輪和大齒輪的角速度.根據(jù)軸輸入轉(zhuǎn)矩是由軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩獲得的，與且它們的轉(zhuǎn)速成反比，所以有：將工作臺(tái)質(zhì)量折算到軸。在工作臺(tái)和絲杠間，驅(qū)動(dòng)絲杠使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)動(dòng)力平衡關(guān)系，即絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功等于工作臺(tái)前進(jìn)一個(gè)導(dǎo)程時(shí)其慣性力所做的功，有為工作臺(tái)位移時(shí)的線速度，為導(dǎo)程。又根據(jù)傳動(dòng)關(guān)系有：聯(lián)立以上各式有：由于故3.2首先求直流電機(jī)傳遞函數(shù)：〔1〕電樞回路電壓平衡方程：式中是反電動(dòng)勢(shì)，它是電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)。并且有〔2〕電磁轉(zhuǎn)矩方程〔3〕電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡方程消去，，，得對(duì)上式進(jìn)行拉式