基于 MATLAB 机电系统时间响应分析

基于MATLAB机电系统时间响应分析 机电实验室

1.MATLAB的工作环境 1.0 MATLAB 的主界面和工具栏 1.0 MATLAB 的主界面和工具栏 1.1 命令窗(Command Window) 单行命令执行方式执行结果直接显示 1.2 图形窗(Figure Window) 用图形方式表示计算结果 1.3 文本编辑窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘 1.4 工作区窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘 1.5 历史命令窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘 1.6 当前路径窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘

1.0 MATLAB的主界面 主菜单栏工具栏当前目录路径工作区窗口当前路径窗口命令窗口文件详细信息历史命令窗口快速启动窗口按钮

1.0 MATLAB 的工具栏 Guide：快速启动 Guide，Guide 全称为 Graphical User Interface development environment，用于辅助设计图形用户接口，使用该工具可以简化 GUI 编程。 Profiler：快速启动 Profiler 工具，Profiler 工具能够分析出程序运行时间消耗情况，用于帮助分析、改进 M 文件 Current Directory：设置当前目录打开新建剪切复制粘贴撤销恢复 Simulink：打开 Simulink，Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。 Help：打开 MATLAB 帮助；

1.1 MATLAB 的窗口—命令窗口 MATLAB 命令窗口。打开 MATLAB 时，命令窗口自动显示于 MATLAB 界面中。可单行输入指令运算提示符，表示 MATLAB 处于准备状态，用户可以输入命令，按下回车键执行，并在命令窗口中显示运行结果

1.2 MATLAB 的窗口—图形窗口

1.3 MATLAB的窗口--文本编辑窗口 运行：dubug 菜单下点击run 编辑行列指示

1.4 MATLAB 的窗口——工作区窗口 工作区窗口与当前路径窗口共享一块空间，可以通过标签显示或隐藏。工作区窗口中显示当前工作区中的所有变量及其大小和类型等。通过工作区可以对这些变量进行管理。其中包含了工作区工具栏和显示窗口。通过工具栏可以新建或删除变量、导入导出数据、绘制变量的图形等。另外右键单击变量名可以对该变量进行操作。工作区窗口

1.5 MATLAB 的窗口—历史命令窗口 默认情况下历史命令窗口位于左下角，显示用户曾经输入过的命令，并显示输入的时间，方便用户查询。对于历史命令窗口中的命令，用户可以点击右键进行相应的操作。用户可以双击再次执行命令窗口中的命令。命令历史窗口

1.6 MATLAB 的窗口—当前路径窗口 当前路径窗口显示当前路径下的所有文件和文件夹及其相关信息，并且可以通过当前路径工具栏或右键菜单对这些文件进行操作。当前路径窗口

2.基本绘图方法 2.1 直角坐标中的两维曲线 2.2 线型、点型和颜色) 2.3 屏幕控制与其他2维绘图 2.4 例题

2.1 直角坐标中的两维曲线 • 图形的标注和图例 1、title(‘text’) %给图形加上标题 2、xlabel(‘text’) %给X轴加上说明 3、ylabel(‘text’) %给Y轴加上说明 4、zlabel(‘text’) %给Z轴加上说明 5、text(x,y,’string’) %在图形指定位置加上说明 6、gtext(‘string’) %利用鼠标在图形加上说明 7、legend(‘string1’,’string2’,..) %给图形加图例 8、legend off %关闭图例

2.2 线型、点型和颜色 • plot(x,y,’r:’) 后面是颜色和线型

2.3 屏幕控制与其他2维绘图 1. figure %打开图形窗口 2. figure(n) %打开指定图形窗口 3. close %关闭当前图形窗口 4. close all %关闭所有图形窗口 5. close(n) %关闭指定图形窗口 6. subplot(m,n,p) %图形分为m x n个子图，并指定第p个。排号从左到右，从上到下。 7. grid on %增加网格 8. grid off %取消网格

2.4例题：1、画离散单位阶跃响应曲线 num=[2 -3.4 1.5]; • den=[1 -1.6 0.8]; • [y,x]=dstep(num,den) • subplot(2,2,1) • plot(y,'.r') • grid • xlabel('Time/s'); • ylabel('Amplitude'); • title('Discrete step response')

2.4例题：2、画离散单位脉冲响应曲线 num=[2 -3.4 1.5]; • den=[1 -1.6 0.8]; • [y,x]=dimpulse(num,den); • subplot(2,2,2) • plot(y,'.g') • grid • xlabel('Time/s'); • ylabel('Amplitude'); • title('Discrete impulse response')

2.4例题：3、画离散系统bode图和nyquist图 num=[2 -3.4 1.5]; • den=[1 -1.6 0.8]; • subplot(2,2,3) • dbode(num,den,0.1); • title('Discrete Bode Plot') • grid • subplot(2,2,4) • dnyquist(num,den,0.1) • title('Discrete Nyquist Plot') • grid

2.4例题完整图例

3.实验步骤 • 1.开机，进入MATLAB记事本窗口； • 2.新建“**．M”文件，输入程序，保存“**．M”文件； • 3.在debug下拉菜单点击run，运行“**．M”文件，实现仿真；文件名首字符不能为数字

错误在第2行12列 3.实验步骤 • 4.程序运行后，运算结果在commend窗口。 • 5.程序错误提示也在命令窗口。 • 6.在编辑窗口更改相应错误后，重新保存并运行。

本实验用到的控制系统工具箱函数还有： • [numc,denc]=cloop(num,den) 已知开环函数求闭环函数 • step(numc,denc,t) 闭环阶跃响应 • impulse( ) 单位脉冲响应 • margin() 增益和相位裕度 • mp=max(y)-1 最大超调量 • ts=spline(y,t,0.95*1) 过渡时间 • e=step(numc,denc)-1 稳态误差 1

特别注意： • step(numc,denc,t)需要先给t赋值 t=[初值：步长：终值]；如t=0:0.1:30

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