《機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)》大作業(yè)一

1、成績機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)大作業(yè)一基于MATLAB勺機(jī)電控制系統(tǒng)響應(yīng)分析姓名學(xué)號班級學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院哈爾濱工業(yè)大學(xué)1 作業(yè)題目.用MATLAB繪制系統(tǒng)9(=包2= 2 25的單位階躍響應(yīng)曲線、單位斜坡響應(yīng)R(s) s 4s 25曲線。.用MATLAB求系統(tǒng)(s) =C =-25 的單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)：上升時間、R(s) s 4s 25峰值時間、調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量.數(shù)控直線運動工作平臺位置控制示意圖如下:伺服電機(jī)光柵尺 工作臺伺服電機(jī)原理圖如下:(1)假定電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)動慣量為 Ji,減速器輸出軸上的轉(zhuǎn)動慣量為J2,減速器減速比為i,滾珠絲杠的螺距為P,試計算折算到電機(jī)主軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量J；(2

2、)假定工作臺質(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 檢測裝置在內(nèi)的反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為 Kc,電動機(jī)的反電勢常數(shù)為Kd,電動機(jī)的電磁力矩常 數(shù)為Km,試建立該數(shù)控直線工作平臺的數(shù)學(xué)模型，畫出其控制系統(tǒng)框圖；(3)忽略電感L時，令參數(shù) Ka=Kc=Kd=R=J= 1, Km=10, P/i=4兀，利用MATLAB分析 kb的取值對于系統(tǒng)的性能的影響2 題目1解：.利用Matlab繪制Bode圖時先通過tf函數(shù)建立系統(tǒng)模型。.運用step函數(shù)對線性連續(xù)系統(tǒng)的時間響應(yīng)進(jìn)行仿真分析。.利用plot函數(shù)輸出繪制結(jié)果。Matlab程序如下：clearclct=0:0.01:2;

3、num= 25;den=1 4 25;den1=1 4 25 0;G=tf(num,den);G1=tf(num,den1);y1,T=step(G,t);y2,T=step(G1,t);plot(T,y1, -r,T,y2, -b)ylabel( x(t);xlabel( t(sec)legend(-單位階躍,-單位余斗坡);grid on21.B| |1111-單位階躍一一-單位斜坡V. UU L11.6：1.41.2尋 1 X0 80.60.40.21: ; : ; -/ : :/ ： ：:、 :：7：V A. 二內(nèi).二1一11iL 1 / ;/ ; : /,: : :卜 j #/ :-

4、1 1/1J1L _ LJB/: / iii ii iU00.20.40.50.81t(sec)1.2141.6182題目2解：.利用Matlab繪制Bode圖時先通過tf函數(shù)建立系統(tǒng)模型。.運用step函數(shù)對線性連續(xù)系統(tǒng)的時間響應(yīng)進(jìn)行仿真分析。.以0.001為間隔逐點確定第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所用的時間tr。.利用max函數(shù)找到超調(diào)量（Mp）和其所對應(yīng)的峰值時間（tp）,.找出第一次超過2%誤差對應(yīng)的調(diào)節(jié)時間tsMatlab程序如下：t=0:0.001:5;yss=1;r=1;dt=0.02;G1=25;G2=1 4 25;G=tf(G1,G2);y=step(G,t);while y(r)1-d

5、t & y(w) Unr it 1 -ed26 4 3306 6870C.2538L-6810(1)工作臺質(zhì)量為m,設(shè)其轉(zhuǎn)換到輸出軸上的轉(zhuǎn)動慣量為J2m,設(shè)輸出軸轉(zhuǎn)換到主動軸的轉(zhuǎn)動慣量為J1m ,則 J1m , J 2m滿足:12121212J1= J1m2J2m2 mv HYPERLINK l bookmark3 o Current Document 22220_1 苴中一2i,v 二2 p/2所以2J1m = (J2 J2m ) / i可得電動機(jī)主軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為P 2Ji J2勺/i(2)由伺服電機(jī)原理可得diaaEa為由電動機(jī)產(chǎn)生的壓降且Ea 二 KdWm其中Wm為主軸的轉(zhuǎn)速電動機(jī)上

6、的電磁力Mm=爪由機(jī)械關(guān)系可得到工作臺的移動距離X0(t)與Mm的關(guān)系為MmdWm Jdt進(jìn)行拉式變換并聯(lián)立可求出主軸轉(zhuǎn)速與伺服電機(jī)輸入電壓之間的傳遞函數(shù)為W(S)KmU(s) Js(Ls R) KdKm得到系統(tǒng)框圖為Xo(s) KaKbKmPXi(s)2 二 isJs(LS R) KdKm) Ka&KmKcP(3)忽略電感L時，令參數(shù) ，得到傳遞函數(shù)為Xo(s)20KbXi(s)s2 10s 20Kb取輸入函數(shù)為單位階躍函數(shù)，Matlab程序為：t=0:0.01:4;kb1=0.7;kb2=1.2;num1=20*kb1;kb2=1.2;num1=20*kb1;num2=20*kb2;den

7、1=1,10,20*kb1;den2=1,10,20*kb2;G1=tf(num1,den1);G2=tf(num2,den2);y1=step(G1,t);y2=step(G2,t);plot(t,y1,t,y2)grid onlegend( kb=0.7, kb=1.2)t=0:0.01:4;kb1=1.25;num1=20*kb1;den1=1,10,20*kb1;G1=tf(num1,den1);y1=step(G1,t);plot(t,y1);legend( kb=1.25)t=1:0.01:4;kb1=3;kb2=20;num1=20*kb1;num2=20*kb2;den1=1,10,20*kb1;den2=1,10,20