实验计划书-工业制系统设计-2014.doc

序号 实验项目名称 周次 学时 1 离散傅立叶变换Matlab仿真实验 2 2 控制系统Nyquist图和Bode图仿真实验 2 3 小功率随动系统时域脉冲响应实验 2 4 小功率随动系统低频模型Bode图仿真实验 2 5 控制系统PID调节器设计实验 2 6 控制系统PID调节器参数整定实验 2 7 电液伺服阀位置控制系统仿真实验 2 8 直线一级倒立摆PID控制实验 2 (1)离散傅立叶变换Matlab仿真实验 一维离散傅立叶变换函数，其调用格式与功能为： (1) fft(X)：返回向量X的离散傅立叶变换。 (2) fft(X,N)：计算N点离散傅立叶变换。 (3) fft(X,[],dim)或fft(X,N,dim)：这是对于矩阵而言的函数调用格式，前者的功能与FFT(X)基本相同，而后者则与FFT(X,N)基本相同。只是当参数dim=1时，该函数作用于X的每一列；当dim=2时，则作用于X的每一行。 相应地，一维离散傅立叶逆变换函数是ifft。ifft(F)返回F的一维离散傅立叶逆变换；ifft(F,N)为N点逆变换；ifft(F,[],dim)或ifft(F,N,dim)则由N或dim确定逆变换的点数或操作方向。 linspace(起点,终点,N) 函数功能:用于产生之间的N点行矢量stem(t,f) 函数功能：绘制离散序列。火柴棍图。横坐标是t，纵坐标是f 给定数学函数 取N=128，试对t从0~1秒采样，用FFT作快速傅立叶变换，绘制相应的频谱图，以f（HZ）为单位。 在0~1秒时间范围内采样128点，从而可以确定采样周期和采样频率。由于离散傅立叶变换时的下标应是从0到N-1，故在实际应用时下标应该前移1。又考虑到对离散傅立叶变换来说，其振幅| F(k)|是关于N/2对称的，故只须使k从0到N/2即可。 如果是一个16点的有限序列，用Matlab求其DFT的结果，并画出结果图。 傅立叶变换公式 实验要求：（1）写出程序并调试，分析频谱图特点。（2）结果记录和分析。 (2)控制系统Nyquist图和Bode图仿真实验 已知系统的开环传函为，试绘制其Nyquist图，并分析其稳定性。 已知系统的开环传函为，试绘制系统的Bode图。 实验要求：（1）写出Nyquist稳定性判据内容，写出Bode图物理含义。（2）编写程序，语句注释（3）结果记录和分析。 (3)小功率随动系统时域脉冲响应实验 考虑跟踪目标以等速、等高、直线通过时跟踪站的方位角A 设系统的特性已经做了初步设计，其开环传递函数为：。 设，对应的拉氏变换为。现取作为输入信号，则输入信号为，对应的拉氏变换为。并取，求脉冲作用下系统的输出响应。 实验要求：（1）根据已知信息写出系统方位角信号A的表达式；（2）画出系统结构图并推导输入信号与误差信号之间的传递函数；（3）建立仿真模型，结果记录和分析。 (4)小功率随动系统低频模型Bode图仿真实验 经过初步设计的系统开环传函为 实验要求：（1）推导输入信号与误差信号之间的低频模型；（2）测试该系统的开环频率特性，即绘制其Bode图，并从图上近似读取转折频率。 (5) 控制系统PID调节器设计实验 考虑某一个带有滞后特性的调节对象，它的传递函数为。 实验要求：（1）写出PID控制规律，并建立PID控制模型；（2）记录采用P、PD、PI、PID控制器的系统响应，每种方法采用两组参数。 （6）控制系统PID调节器参数整定实验 对于实验5的调节系统的传递函数，论述临界比例度法，根据临界比例度法表8-1，采用P、PI、PID时控制系统比例系数Kp有一定关系。 实验要求：采取下述参数，记录数据。 P：Kp=0.25 PI: Kp=0.225（从表里能发现，这时Kp比比例调节器时要稍微小一点），积分时间常数Ti=594，Gain2=1/594 PID：Kp=0.3（从表里能发现，这时Kp比比例调节器时要稍微大一点），积分时间常数Ti=396,微分时间常数Td=90,将“Kp”的值置为0.3，Gain1设置为90，Gain2=1/396 （7）电液伺服阀位置控制系统仿真实验 液压伺服系统概述 液压伺服控制系统，是一种以液压动力机构作为执行机构并具有反馈控制的系统。它不仅能够自动、准确而快速地复现输入量的变化规律，而且还能够对输入信号实现放大与变换的作用。电液伺服系统是新兴的科学，发展历史并不太长。它是在20世纪50年代至60年代以后逐步发展起来的，并形成了一门学科，它综合了电气和液压两方面的特长，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点，其应用已遍及国民经济和军事工业的各个技