控制工程基础大作业(1).docxVIP

控制工程基础大作业 MATLAB软件应用 2019年秋季学期 专业名称：机械设计制造及其自动化专业 班 级： 机设176 姓 名： 学 号： 成 绩： 授课教师： 一、教学目的： 使学生能够掌握现代工程工具MATLAB软件使用的基本方法，能够应用MATLAB软件对控制系统进行建模及性能分析。 二、内容要求： 1.控制系统建模 （1）确定所研究的闭环反馈控制系统，清晰表述系统的具体工作原理及参数条件；（同学们可以通过查阅相关的文献资料、生活或者工程实践中的实际案例确定自己所研究的闭环反馈控制系统） （2）绘制闭环反馈控制系统的职能方框图、函数方框图，并建立系统的传递函数形式的数学模型。 2．应用MATLAB软件进行控制系统性能分析 针对所选定的闭环控制系统，应用MATLAB软件完成以下工作： （1）控制系统频域特性分析 分别使用nyquist函数和bode函数绘制系统的开环奈奎斯特图和开环波德图，并附程序清单。 （2）控制系统稳定性分析 判定控制系统的稳定性，并进行控制系统相对稳定性分析，计算稳定性裕量，并附程序清单。 （3）控制系统时域特性分析 使用step函数绘制控制系统的单位阶跃响应曲线，分析控制系统响应的快速性指标，分析比较结构参数变化对系统性能的影响，并附程序清单。 三、作业书写注意事项： 1．封皮格式按照此模板内容，不必更改，完整填写相应的个人信息； 2．正文按照第二部分内容要求的顺序分项书写，给出运行结果并附上完整的编写程序清单（同时提交电子版程序）； 3．本模板及要求保留，另起一页书写正文的内容成果，A4纸双面打印，左侧装订； 4．杜绝抄袭，如果雷同，按照零分计； 5．抽查答辩，采用百分制记分，占期末总评成绩的10%。 《控制工程基础》MATLAB大作业评分标准 评 分 标 准 内 容 方 面 评分依据 分值 对所选案例控制原理分析描述的准确、清晰情况； 20分 系统职能方框图的绘制； 系统函数方框图的绘制； 20分 系统稳定性、快速性、准确性分析； 30分 系统综合特性的分析，是否需要进行综合校正，校正方法确定； 10分 参 考 文 献 收集文献资料应在５篇以上； 参考文献著录按国家标准著录引用规范，并按标准格式书写参考文献。 10分 书 写 规 范 性 大作业书写格式规范性（包括排版、图号图名、表号表名、公式输入及公式号等）；语言叙述的通顺性，分析时逻辑关系清晰程度等。 10分 控制系统建模 数控直线运动工作台位置控制系统原理图 该系统主要功能是接收数控装置的指令来控制电机驱动机床的各运动部件，准确地控制工作台的速度和位置，广泛地用于对坐标尺寸的精度有极高要求的工件的加工。 工作原理为：系统发出的工作指令通过给定环节、比较放大环节，驱动伺服电机转动，通过齿轮带传动滚珠丝杠旋转推动螺母移动，继而推动与之固联的工作台做直线运动。检测装置光栅尺实时将位置信号转换为电信号反馈给输入端，根据与被控制指令的比较结果决定控制动作。当工作台实际位移与输入信号希望位移之间存在误差时，系统就可以自动根据反馈信号进行调节。 系统各元件为：（1）放大环节 编码器 伺服电动机 减速器 滚珠丝杠 工作台 光栅尺 其中被控对象为工作台，反馈原件为光栅尺，放大变换原件为放大环节处原件，执行元件包括编码器、伺服电动机、减速器、滚珠丝杠，被控对象为工作台，被控量即为工作台的位移。 系统的职能方框图为： 光栅尺工作台滚珠丝杠减速器伺服电动机放大环节 光栅尺 工作台 滚珠丝杠 减速器 伺服电动机 放大环节 Xi(s) + _ 将各个环节用传递函数表示为： 2Ω10 2 Ω 10 ++ + - 系统的开环传递函数为：，闭环传递函数为： 应用MATLAB软件进行控制系统性能分析 试取进行分析 控制系统频域特性分析 Nyquist图如下 所用程序为：G=tf(200,[1,10,0]);nyquist(G); Bode图如下 所输入程序为：G=tf(200,[1,10,0]);bode(G); 控制系统稳定性分析 所输入程序为： G=tf(