中南大学机械工程控制实验报告

红河学院工学院实验报告单

《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单

课程名称：《机械工程控制基础》实验

姓名：锁鹏飞

日期：

成绩：

年级专业：2011机械工程及自动化三班 学号：201101030208 实验场地：任美福楼222

实验一：MATLAB中传递函数的数学模型表示

一、实验内容

1、在Matlab中表达下列传递函数：

s2 1 1）G(s) 4 s 6s3 20s2 s 5

5(s 4)(s 1) 2）G(s) (s 7)(s 12)(s 3)

6(s 10)2

3）G(s) 2 (s 5s 2)2(s 1)(s3 7s 1)

2、在Matlab中表达下图闭环传递函数：

二、实验目的。

1、熟悉Matlab操作；

2、掌握Matlab中三种传递函数的表达方式；

3、常握Matlab中串联、并联、反馈的表达方式。

三、相关Matlab程序与结果

《机械工程实验》

实验报告

西安交通大学

机械工程学院 机自81班

第五组 组员： ************** ************** ************** ************** **************

第一章 基本测量

一、 配合处直径的测量

1. 实验目的

⑴了解比较仪的测量原理、调整，以及使用比较仪测量圆柱直径零件的方法； ⑵通过随机误差的测定巩固其测量不确定度的感念；

⑶学习如何确定被测量尺寸验收极限，并如何判断被测直径是否合格的方法。 2. 实验仪器

杠杆齿轮式机械比较仪。

3. 实验内容

⑴用杠杆齿轮式机械比较仪测量齿轮轴的直径；

⑵测定比较仪的随机误差，并按照一给定的其他有关项目的随机误差，计算总的

随机误差。

4. 测量原理

杠杆齿轮式比较仪(杠杆齿轮比较仪)又称为杠杆齿轮式测微表,它是长度测量中常用的机械式量仪之一.由于该量仪轻便,灵敏度和精度高,所以在工厂计量室和车间应用广泛。 杠杆齿轮比较仪按其分度值可分为0.0005mm,0.001mm和0.002mm三种.其测量范围按其选用的测量台架而定,一般为0～180mm,示值范围有±0.05mm和±0.1mm两种。杠杆齿轮比较仪的工作原理

2.1 列写图2.1所示系统的微分方程。 f(t)为输入，y2(t)为输出。

图2.1

2.2求图2.2所示无源电网络的传递函数，图中电压u1,u2分别是输入量和输出量。

图2.2

2.3 无源电网络如图2.3所示，电压u1(t)，u2(t)分别为输入量和输出量。绘传递函数方框图，并求传递函数。

图2.3

2.4. 已知机电系统如图2.4所示。求绘制系统传递函数方框图，并求传送函数

。

提示：假定电磁线圈的反电势

线圈电流i 2对衔铁M产生的力Fo?K2i2

图2.4

2.5 求图2.5所示系统传递函数。

图2.5

3.1 一个系统的传递函数为

G(s)?10

0.2s?1采用图1所示方法使新系统的过渡过程时间减小为原来的0.1倍，放大系数不变，求K0和K1的值。

图1

2?n3.2 3个二阶系统得传递函数均可写成G(s)?2，它们的单位阶2s?2??ns??n跃响应曲线如图2所示，图中ts1、②的过渡过程时间，ts2是曲线①、tp1、tp2、tp3是曲线①、②、③的峰值时间。在同一s平面上画出3个闭环极点的相对位置。

图2

3.3 系统框图如图3所示，要求系统最大超调Mp＝16.3％，峰

机械工程控制基础复习题

第一章 绪论

1、以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统，其精度比较（ ）。 A．开环高 B.闭环高 C.相差不多 D. 一样高 1、系统的输出信号对控制作用的影响（ ）。 A．开环有 B.闭环有 C.都没有 D.都有 1、对于系统抗干扰能力（ ）。

A．开环强 B.闭环强 C.都强 D.都不强

1、下列不属于按输入量的变化规律分类的是（ ）。

A．恒值控制系统 B.计算机控制系统 C. 随动控制系统 D. 程序控制系统

1、按照系统传输信号的类型可分成（ ）。

A．定常系统和时变系统 B. 离散控制系统和连续控制系统 C. 线性系统和非线性系统 D. 恒值系统和程序控制系统 1．按照控制系统是否设有反馈作用来进行分类，可分为___ ___和___ ___。 答案：开环控制系统 闭环控制系统

1．对一个自动控制系统的最基本要求是 ，也即 是系统工作的首要条件。

2.1 列写图2.1所示系统的微分方程。 f(t)为输入，y2(t)为输出。

图2.1

2.2求图2.2所示无源电网络的传递函数，图中电压u1,u2分别是输入量和输出量。

图2.2

2.3 无源电网络如图2.3所示，电压u1(t)，u2(t)分别为输入量和输出量。绘传递函数方框图，并求传递函数。

图2.3

2.4. 已知机电系统如图2.4所示。求绘制系统传递函数方框图，并求传送函数

。

提示：假定电磁线圈的反电势

线圈电流i 2对衔铁M产生的力Fo?K2i2

图2.4

2.5 求图2.5所示系统传递函数。

图2.5

3.1 一个系统的传递函数为

G(s)?10

0.2s?1采用图1所示方法使新系统的过渡过程时间减小为原来的0.1倍，放大系数不变，求K0和K1的值。

图1

2?n3.2 3个二阶系统得传递函数均可写成G(s)?2，它们的单位阶2s?2??ns??n跃响应曲线如图2所示，图中ts1、②的过渡过程时间，ts2是曲线①、tp1、tp2、tp3是曲线①、②、③的峰值时间。在同一s平面上画出3个闭环极点的相对位置。

图2

3.3 系统框图如图3所示，要求系统最大超调Mp＝16.3％，峰

机械工程测试技术实验报告

学 号＿＿＿＿＿＿＿＿＿

姓 名＿＿＿＿＿＿＿＿＿

成 绩＿＿＿＿＿＿＿＿＿

任课教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿

上海大学机电学院测控技术实验中心

2009．12

机械工程测试技术实验报告

第一章 虚拟仪器实验

实验一 设计简单的虚拟仪器

一、实验目的

二、实验内容

三、实验仪器及设备

四、思考题

简述使用LabVIEW开发出的虚拟仪器（VI）包括哪几部分及各部分的作用？

实验二 信号的时域及频域分析

一、实验目的

二、实验内容

三、实验仪器及设备

四、实验结果记录及分析

1、正弦波的幅值谱特性图形

1

机械工程测试技术实验报告

数据记录：1）时域分析：正弦波频率 f= HZ 幅值A= 2）频域分析： 测得频率 f= HZ 幅值A= 幅频谱图：

幅值 频率

频谱的特点：

2、方波的幅值谱特性图形

数据记录：1）时域分析：方波频率 f= HZ 幅值A= 2）频域分析：

谐波次数 频率 1 2 3 4

机械工程控制基础练习题A

一、单选题

1. 若系统的单位脉冲响应为e?2t?2e?t，则系统的传递函数为( A )。

3

s2?2s?11?se D.

s?1k2. 某系统传函数为G(s)=，则转角频率为( B )。

s??1 A. B. τ

? A.

B.

C. k/τ D. kτ 3. 已知系统的频率特性为G(jω)=

12? s?2s?11?2se C.

s?2

K，则频率特性的虚部为( D )。

1?jT?A.

KK B.

1?T?1?(T?)2KTKT? D. － 221?(T?)1?(T?)C.－

(s?7)(s?2)4. 某系统的传递函数为G(s)= ,其零、极点是( D )。

(4s?1)(s?3) A. 零点s=－0.25, s=3; 极点s=－7,s=2 B. 零点s=7,s=－2; 极点s=0.25,s=3

《机械工程材料》热处理实验报告

实验名称 : 45钢（T10钢）的硬度测量和热处理

班 级 :

实验人员 ： 组 长 : 学 号：

实验日期 : 2011年12月12日 星期一

指导教师 :

T10钢淬火前后硬度测量实验报告

一、实验目的：

1、 了解碳钢的基本热处理（退火、淬火及回火）工艺方法。

2、 研究冷却条件与钢性能的关系。

3、 分析淬火后的回火工艺其温度的选择对钢性能的影响。

二、实验设备及材料

1.HR—150A型洛氏硬度试验机。

2.试样:Φ20×10mm 45钢和。

3.实验用的箱式电阻加热炉(附测温控温装置)。

4.冷却剂：水 (使用温度约20℃)。

三、实验的相关原理和要求：

热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等。

（一） 钢的退火

钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时，奥氏体在高温区

?2n三、设系统的闭环传递函数为Gc(s)=，试求最

大超调量σ％=9.6%、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数ξ和ωn的值。

???解：∵∵tp=

六、某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率ωn，阻尼比ζ，超调量σ％，峰值时间，调整时间s(△=0.02)。

解： 对于上图所示系统，首先应求出其传递函数，化成标准形式，然后可用公式求出各项特征量及瞬态响应指标。

s2?2??ns??2ntpt?%?e?21??2?100%=9.6% ∴ξ

=0.6

＝0.2

?n1??∴ωn=

?tp1??2?314.0.21?0.62?19.6rad/s

四、设一系统的闭环传递函数为Gc(s)=

?2ns2?2??ns??2n100Xo?s?1002s?50s?4?

???2Xi?s?1?100?0.02s?50s?4??2s?0.08s?0.04s?50s?4?，试求最大

与标准形式对比，可知

2wn?0.042?wn?0.08 ，

超调量σ％=5%、调整时间ts=2秒(△=0.05)时的闭环传递函数的参数ξ

和ωn的值。

???解：∵

?%?e1??2?100%=5% ∴ξ

=0.69 ∵ts

一、填空

1.机械工程控制基础：

是研究一机械工程技术为对象的控制论问题；是研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题，也就是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系。

2.系统分析：当系统已定， 输入知道时，求出系统的输出（响应），并通过输出来研究系统本身的有关问题。

3.最优控制：当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求。

4.最优设计：当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。

5. 系统识别或系统的辨识：当输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型。

6.信息传递：是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，或称转换。

7.信息的反馈：就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回，再输入到系统中去。

8.控制系统：是指系统的输出，能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。

9.按系统是否存在反馈，将系统分为开环系统和闭环系统。

10.开环系统：系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中无反馈回路。

11.闭环系统：系统的输出量对系统有控制作用，或者说，系统中存在反馈的回路。

12.数学模型：是系统动态