机电0801班的机械控制基础实验指导书.doc

实验一 MatLab的基本操作和使用 实验时间：2010年10月22日 指导老师：伍新、蒋嵘 一、 实验目的 1.熟悉MatLab软件的界面、掌握MatLab软件的基本使用方法； 2.熟悉MatLab的数据表示、基本运算； 3.熟悉MatLab的符号运算及相关操作； 4.熟悉MatLab绘图命令及基本绘图控制。 二、 实验内容 1.MatLab帮助命令的使用 使用help命令（或菜单），查找 sqrt（开方）、polar(极坐标画图)等函数的使用方法及命令的格式。 2.矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知 A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A., A （4）使用冒号选出指定元素 已知： A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[]的使用 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列。 3.多项式 （1）求多项式的所有根； （2）创建多项式，并求x分别等于1、±3及 ±7时的值； （3）分别求上面两个多项式的导数和积分； （4）求上面两个多项式的加、乘及除法（/）运算的结果。 4.解线性方程组 求下列方程中x的值： 5.基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]； （2）在同一坐标系中，绘制余弦曲线y（t）=cos(t-0.25)和正弦曲线y(t)=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]； （3）以子图的形式（subplot命令）在一个图框中显示上面这两条曲线。 （4）三维图形的绘制 6.基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 三、 预习要求 教材中第一章、第二章及第三章。其它参考书有： （1）D.Hanselman等著，张航等译，精通MatLab 6，清华大学出版社，2002.6 （2）孙祥等编著，MatLab7.0基础教程，清华大学出版社，2005.5 （3）张志涌编著，MATLAB教程(基于6.x版本)，北京航空航天大学出版社，2001.4 实验二 控制系统的时域分析 实验时间：2010年11月5日 指导老师：伍 新、蒋嵘 一、实验目的 1、了解系统参数对阶跃响应特性的影响； 2、分析二阶系统无阻尼自然频率、阻尼比与过渡过程时间、超调量之间的关系，特别了解系统两个重要参数阻尼比和时间常数对系统动态特性的影响。 二、实验内容 1、典型二阶系统的研究 （1） 根据图2-1所示的典型二阶系统的原理方框图，用MATLAB进行时域分析，将所选参数及此参数下对应的阶跃响应曲线填于表2-1中。 R R(s) 9 0 E(s) 9 0 - 9 0 C(s) 9 0 图2-1 典型二阶系统方框图 （2） 观察系统阶跃响应的曲线，并列表记录二阶系统主要性能指标，绘出其阶跃响应曲线。 （3） 对所观察到的响应曲线进行分析。 表2-1 阻尼比 阶跃 响应 曲线 响应状态 极点 分布图 测量值 计算值 测量值 计算值 测量值 计算值 2、典型三阶环节的研究 图2-2是典型三阶系统 R R(s) E(s) C(s) - 图2-2 典型三阶系统方框图 （1） 选取不同的参数值，观察、、情况下系统的阶跃响应曲线。 （2） 在表2-2中记录三阶系统的性能指标和阶跃响应曲线，并分析其稳定性。 表2-2 阶跃响应曲线 稳定性 三、思考题 1、在典型二阶系统中，改变增益对系统的动态性能有何影响？阻尼比对系统的动态性能有何影响？分析三阶系统增益变化对系统稳定性的影响。 四、预习要求 教材的第三章。其它参考书有： （1）刘文俊等编著，控制理论CAI教程，科学出版社，2002.9 （2）李国勇等编著，控制系统数字仿真与CAD，电子工业出版社，2003.9 （3）姚俊等编著，Simulink建模与仿真，西安电子科技大学出版社，2002.8 （4）王沫然等编著，Simulink建模及动态仿真，电子工业出版社，2002.1 （5）魏克新等编著，MatLab语言与自动控制系统设计，机械工业出版社，2002.8 （6）李勇等编著，MatLab控制系统设计与仿真，西安电子科技大学出版社，2002.6 （7）李宜达编著，控制系统设计与仿真，清华大学出版社，2004.8 实验三 典型