液壓控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx

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液壓控制系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 內(nèi) 容：實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)六、實(shí)驗(yàn)七 實(shí)驗(yàn)五 電液位置控制系統(tǒng)建模和特性分析 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.1 學(xué)會(huì)使用MATLAB軟件分析電液位置控制系統(tǒng)的特性分析，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解； 1.2 掌握電液位置控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其校正方法； 1.3 培養(yǎng)應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行電液位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力。 2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)原理 見(jiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。 3． 實(shí)驗(yàn)方法與步驟 3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備　計(jì)算機(jī)及MATLAB軟件系統(tǒng)。 3.2實(shí)驗(yàn)步驟 3.2.1已知卷曲機(jī)光電液帶材矯偏控制系統(tǒng)工作原理方框圖 卷曲機(jī)光電液帶材矯偏控制系統(tǒng)方框圖及傳遞函數(shù)如下 3.2.2 編寫系統(tǒng)特性分析程序； 3.2.3 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序求出系統(tǒng)的開環(huán)伯特圖，并根據(jù)穩(wěn)定性條件求出系統(tǒng)的開環(huán)增益K； 3.2.4 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序并求出系統(tǒng)的閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性； 3.2.5 根據(jù)電液位置控制系的特點(diǎn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的校正環(huán)節(jié)； 3.2.6 編寫系統(tǒng)特性二次建模分析程序； 3.2.7 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序求出系統(tǒng)二次建模的開環(huán)伯特圖和閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的特性； 3.2.8 完成系統(tǒng)時(shí)域特性分析； 3.2.9 完成利用SIMULINK仿真模塊對(duì)電液位置控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和頻域響應(yīng)進(jìn)行仿真分析； 4．實(shí)驗(yàn)報(bào)告 4.1 繪出系統(tǒng)的開環(huán)伯特圖，計(jì)算系統(tǒng)的開環(huán)增益K，分析系統(tǒng)的開環(huán)特性； 由系統(tǒng)的開環(huán)傳函知：K=Ki1.6710-394.510-4=Ki0.1767 l/s 初取K=1 l/s，則系統(tǒng)開環(huán)傳函為： 1 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 2.178e-008 s^5 + 3.454e-006 s^4 + 0.0004238 s^3 + 0.01733 s^2 + s MATLAB程序見(jiàn)G51： G2=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]); G3=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]); G=G1*G2*G3 bode(G); bode圖如下： 易得相位裕量89，增益裕量26.7dB，系統(tǒng)穩(wěn)定。穿越頻率為1rad/s。 從穩(wěn)定性考慮，相位裕量40~60，增益裕量6dB以上。所以圖像可整體上移20dB，即K=10。則：Ki=K0.1767=56.6 A/m 系統(tǒng)的開環(huán)傳函為： 10 ------------------------------------------------------------------------------------------- 2.178e-008 s^5 + 3.454e-006 s^4 + 0.0004238 s^3 + 0.01733 s^2 + s MATLAB程序見(jiàn)G52: G2=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]) G3=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]) G=10*G2*G3 bode(G) 對(duì)應(yīng)開環(huán)bode圖： 得到相位裕量79.6，增益裕量6.66dB ，滿足穩(wěn)定性要求。穿越頻率為10.3rad/s。 4.2 繪出系統(tǒng)的閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性，分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性； 系統(tǒng)閉環(huán)傳函為： 10 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 2.178e-008 s^5 + 3.454e-006 s^4 + 0.0004238 s^3 + 0.01733 s^2 + s + 10 MATLAB程序見(jiàn)G53： G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]); G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]); G=feedback(10*G1*G2,1) bode(G) 閉環(huán)bode圖： 得到諧振頻率、諧振峰值都非常小，遠(yuǎn)小于3dB，滿足要求。截止頻率為13.3rad/s ，幅頻帶寬0—13.3rad/s，相頻帶寬0—26rad/s 。系統(tǒng)頻寬較小，快速性較低。 由于系統(tǒng)開環(huán)傳函中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，故該系統(tǒng)為I型系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)為零。等速輸入會(huì)產(chǎn)生位置誤差，其值為：ev=VK。 4.3 分析系統(tǒng)校正的特性并給出系統(tǒng)的校正環(huán)節(jié)； 設(shè)計(jì)之后校正環(huán)節(jié)，參見(jiàn)教程P125確定參數(shù)： 取α=10，則 Kvc=αK=100。 根據(jù)已確定的速度放大系數(shù)Kvc，畫出系統(tǒng)開環(huán)波特圖： MATLAB程序見(jiàn)G54： G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]) G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]) G=100*G1*G2 bode(G) 相頻裕度為-126，系統(tǒng)不穩(wěn)定。需要加滯后校正環(huán)節(jié)。 ωc=10.3 rad/s 則：ωrc=14~15ωc=2.5 rad/s ωcα=2.510=0.25 rad/s 可得滯后校正環(huán)節(jié)的傳函（電氣校正）： Gc(s)=Sωrc+1αsωrc+1=s2.5+1s0.25+1 其bode圖如下： MATLAB程序見(jiàn)G56： G3=tf([1/5.2 1],[1/0.25 1]) bode(G3) 4.4 給出系統(tǒng)二次建模的傳遞函數(shù)并繪制系統(tǒng)二次建模的開環(huán)伯特圖和閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的特性； 將滯后校正環(huán)節(jié)串聯(lián)接入系統(tǒng)，即校正后的系統(tǒng)開環(huán)傳函為： Aus=100s(s21122+20.6112s+1)(s260.52+20.260.5s+1)?s2.5+1s0.25+1 其bode圖如下： MATLAB程序見(jiàn)G55： G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]); G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]); G3=tf([1/2.5 1],[1/0.25 1]); G=100*G1*G2*G3 bode(G) 得到相位裕量67.4，增益裕量6.69dB ，滿足穩(wěn)定性要求。穿越頻率為10.4rad/s。此時(shí)系統(tǒng)的開環(huán)增益還可以有少許的提高，最大開環(huán)增益為108 。 系統(tǒng)的閉環(huán)bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G57： G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]); G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]); G3=tf([1/2.5 1],[1/0.25 1]) G=feedback(100*G1*G2*G3,1) bode(G) 得到諧振頻率為3.93rad/s ，諧振峰值為1.24dB，小于3dB，滿足要求。截止頻率為16.5rad/s ，幅頻帶寬0—16.5rad/s，相頻帶寬0—23.2rad/s。 4.5 繪制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)圖并分析系統(tǒng)的時(shí)域特性； 校正前系統(tǒng)的階躍響應(yīng)： MATLAB程序見(jiàn)G59： G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]); G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]); G=feedback(10*G1*G2,1); step(G) 可得上升時(shí)間為0.151s ，超調(diào)量0.445%，過(guò)度過(guò)程時(shí)間為0.4s，穩(wěn)態(tài)誤差為零。 對(duì)校正后的系統(tǒng)進(jìn)行階躍特性分析： MATLAB程序見(jiàn)G58： G1=tf([1],[1/112^2 2*0.6/112 1]); G2=tf([1],[1/60.5^2 2*0.2/60.5 1 0]); G3=tf([1/2.5 1],[1/0.25 1]); G=feedback(100*G1*G2*G3,1); step(G) 階躍響應(yīng)曲線如下： 可得上升時(shí)間為0.129s ，超調(diào)量15.2%，小于25%，滿足要求。過(guò)度過(guò)程時(shí)間為1.03s，穩(wěn)態(tài)誤差為零。校正后系統(tǒng)快速性提高，但過(guò)渡時(shí)間變長(zhǎng)。 4.6 繪制系統(tǒng)SIMULINK仿真圖，并分析系統(tǒng)的性能。 simulink中輸入信號(hào)為幅值為1，頻率可調(diào)的正弦信號(hào)，通過(guò)改變輸入信號(hào)的頻率測(cè)得對(duì)應(yīng)輸出響應(yīng)的幅值如下表： 頻率（rad/s） 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Simulink輸出幅值 1.04 1.14 1.14 1.06 0.98 0.89 0.81 0.74 0.69 0.65 0.61 0.59 可知在輸入頻率為3rad/s左右時(shí)輸出幅值最大，這與系統(tǒng)的諧振頻率3.93rad/s相一致；輸入頻率超過(guò)10rad/s后，輸出幅值開始衰減，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幅頻帶寬0—16.5rad/s的范圍內(nèi)衰減較少，超過(guò)部分衰減較大，說(shuō)明校正后系統(tǒng)的閉環(huán)特性與設(shè)計(jì)一致，具有較好的穩(wěn)定性。 5．思考并簡(jiǎn)單回答下列問(wèn)題 5.1 電液位置控制系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？ 答：1.電液位置控制系統(tǒng)的開環(huán)傳函屬于I型系統(tǒng)，對(duì)于階躍信號(hào)輸出響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，對(duì)于等速信號(hào)存在穩(wěn)態(tài)誤差，系統(tǒng)不能跟隨等加速輸入。 2.系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合要求其動(dòng)態(tài)響應(yīng)要迅速，因此系統(tǒng)的頻率帶寬及開環(huán)增益應(yīng)該較大。 3.校正前的系統(tǒng)阻尼比很小，因此相位裕量比較大?？筛鶕?jù)增益裕量確定開環(huán)增益的大小。 4.通常系統(tǒng)中電液伺服閥的響應(yīng)速度快（固有頻率很高），與液壓動(dòng)力元件相比，其動(dòng)態(tài)特性可以忽略不計(jì)，把它看為比例環(huán)節(jié)。 5.2 電液位置控制系的校正的目的是什么？ 答：目的：1.為了滿足實(shí)際應(yīng)用中的要求。工程中對(duì)于系統(tǒng)的開環(huán)增益要求較高，以達(dá)到快速性及較小的穩(wěn)態(tài)誤差。為達(dá)到較高的開環(huán)增益且保證穩(wěn)定性，往往需要增加校正環(huán)節(jié)，如常用的滯后校正環(huán)節(jié)等。 2.校正環(huán)節(jié)還可以解決減小負(fù)載誤差和增大阻尼比的矛盾。 實(shí)驗(yàn)六 電液壓力控制系統(tǒng)建模和特性分析 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.1 學(xué)會(huì)使用MATLAB軟件分析電液壓力控制系統(tǒng)的特性分析，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解； 1.2 掌握電液壓力控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其校正方法； 1.3 培養(yǎng)應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行電液壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力； 2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)原理 見(jiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。 3． 實(shí)驗(yàn)方法與步驟 3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備　計(jì)算機(jī)及MATLAB軟件系統(tǒng)。 3.2實(shí)驗(yàn)步驟 3.2.1已知疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)工作原理方框圖 卷曲機(jī)光電液帶材矯偏控制系統(tǒng)方框圖及傳遞函數(shù)如下 3.2.2 編寫系統(tǒng)特性分析程序； 3.2.3 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序求出系統(tǒng)的開環(huán)伯特圖，并根據(jù)穩(wěn)定性條件求出系統(tǒng)的開環(huán)增益K； 3.2.4 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序并求出系統(tǒng)的閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性； 3.2.5 根據(jù)電液位置控制系的特點(diǎn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的校正環(huán)節(jié)； 3.2.6 編寫系統(tǒng)特性二次建模分析程序； 3.2.7 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序求出系統(tǒng)二次建模的開環(huán)伯特圖和閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的特性； 3.2.8 完成系統(tǒng)時(shí)域特性分析； 3.2.9 完成利用SIMULINK仿真模塊對(duì)電液位置控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和頻域響應(yīng)進(jìn)行仿真分析； 4．實(shí)驗(yàn)報(bào)告 4.1 繪出系統(tǒng)的開環(huán)伯特圖，計(jì)算系統(tǒng)的開環(huán)增益K，分析系統(tǒng)的開環(huán)特性； 原系統(tǒng)的開環(huán)傳函為： GsHs=K(s2376.42+1)(s376.4+1)(s409.7+1)(s8998.3+1) 其中，取Gsv=1， K=210-2KaKsv 為系統(tǒng)的開環(huán)增益。 初取K=1，其bode圖如下： MATLAB程序見(jiàn)G62： G1=tf([1/376.4^2 0 1],[1]); G2=tf([1],[1/376.4 1]); G3=tf([1],[1/409.7 1]); G4=tf([1],[1/8998.3 1]); G=G1*G2*G3*G4; bode(G) 可得穿越頻率為2490rad/s和2910rad/s，對(duì)應(yīng)的相位裕量分別為183及177，無(wú)增益裕量，系統(tǒng)穩(wěn)定。 由bode圖可知，開環(huán)增益K可以取無(wú)限大，系統(tǒng)仍然穩(wěn)定。但當(dāng)K過(guò)大時(shí)會(huì)引起系統(tǒng)的超調(diào)量過(guò)大，為保證系統(tǒng)精度可選取K=200 。 由K=200，取Ksv=3.3310-2 m3/s?A，則：Ka=KKsv210-2= 3105 得開環(huán)bode圖如下： MATLAB程序見(jiàn)G612： G1=tf([1/376.4^2 0 1],[1]); G2=tf([1],[1/376.4 1]); G3=tf([1],[1/409.7 1]); G4=tf([1],[1/8998.3 1]); G=200*G1*G2*G3*G4; bode(G) 可得穿越頻率為375rad/s、378rad/s和1960000rad/s，對(duì)應(yīng)的相位裕量分別為90.3、270.3及90.3，無(wú)增益裕量，系統(tǒng)穩(wěn)定。 4.2 繪出系統(tǒng)的閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性，分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性； 系統(tǒng)閉環(huán)bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G613： G1=tf([1/376.4^2 0 1],[1]); G2=tf([1],[1/376.4 1]); G3=tf([1],[1/409.7 1]); G4=tf([1],[1/8998.3 1]); G=feedback(200*G1*G2*G3*G4,1); bode(G) 得到諧振頻率為2620rad/s ，諧振峰值為-0.0433dB。截止頻率大約為370rad/s，幅頻帶寬0—370rad/s，相頻帶寬0—372rad/s。 4.3 分析系統(tǒng)校正的特性并給出系統(tǒng)的校正環(huán)節(jié)； 校正采用積分校正。為了保證系統(tǒng)能夠跟隨等速輸入信號(hào)，原系統(tǒng)必須是I型系統(tǒng)，即在系統(tǒng)中加入積分環(huán)節(jié)，將比例環(huán)節(jié)用積分放大環(huán)節(jié)代替，得到系統(tǒng)開環(huán)傳函為： GsHs=K(s2376.42+1)s(s376.4+1)(s409.7+1)(s8998.3+1) 4.4 給出系統(tǒng)二次建模的傳遞函數(shù)并繪制系統(tǒng)二次建模的開環(huán)伯特圖和閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的特性； 系統(tǒng)開環(huán)傳函為： GsHs=200(s2376.42+1)s(s376.4+1)(s409.7+1)(s8998.3+1) 其bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G63： G1=tf([1/376.4^2 0 1],[1]); G2=tf([1],[1/376.4 1]); G3=tf([1],[1/409.7 1]); G4=tf([1],[1/8998.3 1]); G5=tf([1],[1 0]); G=200*G1*G2*G3*G4*G5; bode(G) 得到穿越頻率為148rad/s。 相位裕量為47.7，大于30，增益裕量為122dB，大于6dB，系統(tǒng)穩(wěn)定。 系統(tǒng)的閉環(huán)bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G614： G1=tf([1/376.4^2 0 1],[1]); G2=tf([1],[1/376.4 1]); G3=tf([1],[1/409.7 1]); G4=tf([1],[1/8998.3 1]); G5=tf([1],[1 0]); G=feedback(200*G1*G2*G3*G4*G5,1); bode(G) 得到諧振頻率為144 rad/s ，諧振峰值為1.84dB，小于3dB，滿足要求。截止頻率為219rad/s ，幅頻帶寬0—219rad/s，相頻帶寬0—174rad/s。 4.5 繪制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)圖并分析系統(tǒng)的時(shí)域特性； 校正后系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)如下： MATLAB程序見(jiàn)G615： G1=tf([1/376.4^2 0 1],[1]); G2=tf([1],[1/376.4 1]); G3=tf([1],[1/409.7 1]); G4=tf([1],[1/8998.3 1]); G5=tf([1],[1 0]); G=feedback(200*G1*G2*G3*G4*G5,1); step(G) 可得上升時(shí)間為0.0114s ，超調(diào)量22.8%，小于25%，滿足要求。過(guò)度過(guò)程時(shí)間為0.0579s，對(duì)于階躍信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。 4.6 繪制系統(tǒng)SIMULINK仿真圖，并分析系統(tǒng)的性能。 利用simulink仿真如下：（見(jiàn)untitled61.mdl） simulink中輸入信號(hào)為幅值為1，頻率可調(diào)的正弦信號(hào)，通過(guò)改變輸入信號(hào)的頻率測(cè)得對(duì)應(yīng)輸出響應(yīng)的幅值如下表： 頻率（rad/s） 1 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Simulink輸出幅值 1.0 1.01 1.05 1.11 1.19 1.23 1.10 0.81 0.51 0.31 0.18 可知在輸入頻率超過(guò)210rad/s后，輸出幅值開始衰減，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幅頻帶寬0—219rad/s的范圍內(nèi)衰減較少，超過(guò)部分衰減較大，說(shuō)明校正后系統(tǒng)的閉環(huán)特性與設(shè)計(jì)一致，具有較好的穩(wěn)定性。 5．思考并簡(jiǎn)單回答下列問(wèn)題 5.1 電液壓力控制系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？ 答：1.原系統(tǒng)是一個(gè)零型有差系統(tǒng)，需要增設(shè)積分放大器以構(gòu)成I型系統(tǒng)，保證對(duì)速度信號(hào)的跟隨，即保證系統(tǒng)的精度。 2.系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)于幅頻特性要求較高，而相頻特性要求低。所以設(shè)計(jì)是以幅頻特性為主。 3.力控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性受負(fù)載剛度的影響很大，負(fù)載剛度越小，系統(tǒng)越不易穩(wěn)定。 3.力控制系統(tǒng)中，輸出力是被調(diào)量，而位置、速度等則取決于輸出力和受力對(duì)象本身的狀態(tài)。 4.力控制系統(tǒng)中，在閥流量允許的情況下（采用大一些的閥），使PL接近Ps 。這樣有利于提高工作點(diǎn)處的Kc值和減小液壓缸面積Ap值。 5.2 電液壓力控制系的校正的目的是什么？ 答：校正的目的是提高系統(tǒng)的型別，改善系統(tǒng)精度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 實(shí)驗(yàn)七 電液速度控制系統(tǒng)建模和特性分析 1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.1 學(xué)會(huì)使用MATLAB軟件分析電液壓力控制系統(tǒng)的特性分析，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解； 1.2 掌握電液壓力控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其校正方法； 1.3 培養(yǎng)應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行電液壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力； 2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)原理 見(jiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。 3． 實(shí)驗(yàn)方法與步驟 3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備　計(jì)算機(jī)及MATLAB軟件系統(tǒng)。 3.2實(shí)驗(yàn)步驟 3.2.1已知一電液速度控制系統(tǒng)工作原理方框圖 電液速度控制系統(tǒng)方框圖及傳遞函數(shù)如下 3.2.2 編寫系統(tǒng)特性分析程序； 3.2.3 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序求出系統(tǒng)的開環(huán)伯特圖，并根據(jù)穩(wěn)定性條件求出系統(tǒng)的開環(huán)增益K； 3.2.4 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序并求出系統(tǒng)的閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性； 3.2.5 根據(jù)電液速度控制系的特點(diǎn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的校正環(huán)節(jié)； 3.2.6 編寫系統(tǒng)特性二次建模分析程序； 3.2.7 運(yùn)行系統(tǒng)特性分析程序求出系統(tǒng)二次建模的開環(huán)伯特圖和閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的特性； 3.2.8 完成系統(tǒng)時(shí)域特性分析； 4．實(shí)驗(yàn)報(bào)告 4.1 繪出系統(tǒng)的開環(huán)伯特圖，計(jì)算系統(tǒng)的開環(huán)增益K，分析系統(tǒng)的開環(huán)特性； 由開環(huán)傳函知：K=280 則：Ka=K0.09552.46710-20.4106=0.297 A/s?V 系統(tǒng)的開環(huán)bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G70： G1=tf([1],[1/680^2 2*0.7/680 1]); G2=tf([1],[1/145^2 2*0.6/145 1]); G3=tf([1],[1 0]); G=280*G1*G2*G3; bode(G) 可得系統(tǒng)的穿越頻率為179rad/s，相頻裕度為-40.8，增益裕量-6.58dB，系統(tǒng)不穩(wěn)定。 4.2 繪出系統(tǒng)的閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性，分析系統(tǒng)的閉環(huán)特性； 原系統(tǒng)的閉環(huán)bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G71： G1=tf([1],[1/680^2 2*0.7/680 1]); G2=tf([1],[1/145^2 2*0.6/145 1]); G3=tf([1],[1 0]); G=feedback(280*G1*G2*G3,1); bode(G) 系統(tǒng)諧振頻率為148rad/s ，諧振峰值為6.99dB，大于3dB，不符合要求。截止頻率為215rad/s，幅頻帶寬為0—215rad/s，不存在相頻帶寬。系統(tǒng)明顯不穩(wěn)定，需要校正。 4.3 分析系統(tǒng)校正的特性并給出系統(tǒng)的校正環(huán)節(jié)； 采用滯后校正的方法。利用MATLAB中的sisotool工具求取校正環(huán)節(jié)的傳函Gc(s)的表達(dá)式： 得到滯后校正環(huán)節(jié)的傳函為： Gcs=1+0.26s1+2.2s 其bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G72： G=tf([0.26 1],[2.2 1]); bode(G) 4.4 給出系統(tǒng)二次建模的傳遞函數(shù)并繪制系統(tǒng)二次建模的開環(huán)伯特圖和閉環(huán)伯特圖并分析系統(tǒng)的特性； 系統(tǒng)二次建模后的開環(huán)bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G73： G1=tf([1],[1/680^2 2*0.7/680 1]); G2=tf([1],[1/145^2 2*0.6/145 1]); G3=tf([1],[1 0]); G4=tf([0.26 1],[2.2 1]); G=280*G1*G2*G3*G4; bode(G) 可得系統(tǒng)的穿越頻率為33.8rad/s。幅頻裕度為11.8dB，大于6dB；相頻裕度為63.8 ，大于30，系統(tǒng)穩(wěn)定。 校正后系統(tǒng)的閉環(huán)bode圖： MATLAB程序見(jiàn)G74： G1=tf([1],[1/680^2 2*0.7/680 1]); G2=tf([1],[1/145^2 2*0.6/145 1]); G3=tf([1],[1 0]); G4=tf([0.26 1],[2.2 1]); G=feedback(280*G1*G2*G3*G4,1); bode(G) 系統(tǒng)的諧振頻率為10.4rad/s，諧振峰值為0.718dB，小于3dB，滿足要求。截止頻率為67.9rad/s，幅頻帶寬為0—67.9rad/s，相頻帶寬為0—55.4rad/s。 4.5 繪制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)圖并分析系統(tǒng)的時(shí)域特性； 系統(tǒng)校正后對(duì)于階躍輸入的響應(yīng)如下： MATLAB程序見(jiàn)G75： G1=tf([1],[1/680^2 2*0.7/680 1]); G2=tf([1],[1/145^2 2*0.6/145 1]); G3=tf([1],[1 0]); G4=tf([0.26 1],[2.2 1]); G=feedback(280*G1*G2*G3*G4,1); step(G) 系統(tǒng)的上升時(shí)間為0.0368s ，超調(diào)量8.13%，小于25%，滿足要求。過(guò)度過(guò)程時(shí)間為0.459s，對(duì)于階躍信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。 4.6 繪制系統(tǒng)SIMULINK仿真圖，并分析系統(tǒng)的性能。 SIMULINK仿真圖如下： 在simulink中輸入信號(hào)為幅值為1，頻率可調(diào)的正弦信號(hào)，通過(guò)改變輸入信號(hào)的頻率測(cè)得對(duì)應(yīng)輸出響應(yīng)的幅值如下表： 頻率（rad/s） 1 10 20 30 40 50 60 70 80 100 120 Simulink輸出幅值 1.0 1.06 1.04 0.97 0.90 0.83 0.75 0.67 0.62 0.49 0.35 可知在輸入頻率為15rad/s左右時(shí)輸出幅值最大，這與系統(tǒng)的諧振頻率10.4rad/s相一致；在輸入頻率超過(guò)100rad/s后，輸出幅值開始衰減，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幅頻帶寬0—67.9rad/s的范圍內(nèi)衰減較少，超過(guò)部分衰減較大，說(shuō)明校正后系統(tǒng)的閉環(huán)特性與設(shè)計(jì)一致，具有較好的穩(wěn)定性。 5．思考并簡(jiǎn)單回答下列問(wèn)題 5.1 電液速度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？ 答：1.電液速度控制系統(tǒng)本身是零型有差系統(tǒng)，因此一般附帶積分放大器變?yōu)镮型系統(tǒng)，可以跟隨速度輸入信號(hào)，但存在穩(wěn)態(tài)誤差。 2.系統(tǒng)本身不穩(wěn)定，需要增加校正環(huán)節(jié)。犧牲系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度，以使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定性的要求。 5.2 電液速度控制系的校正的目的是什么？ 答：校正的目的是使系統(tǒng)穩(wěn)定，具有合適的穩(wěn)定裕度。