文档介绍：位置随动系统实验报告学院: 电气工程学院姓名: 明广强学号: 20131102033 指导老师: 侯世英成绩指导老师专业实验报告开课学院:电气工程学院姓名明广强学号 20131102033 年级 2013 级实验名称随动系统的模拟仿真实验时间 2013 年1月一、实验目的 1、能够给实际的随动系统建立状态空间表达式即建模; 2、会使用 MATLAB 进行系统仿真模拟,绘出随动系统的动态曲线; 3、能够对曲线的特征进行分析,判断出随动系统所具有的特性,即能空性和能观性判断。二、实验要求( 1)按上述要求进行系统综合; ( 2)绘制状态观测器与原系统的连线图; ( 3)绘制带状态观测器状态反馈系统的模拟仿真图; ( 4 )根据模拟仿真图,分别绘制系统综合前后的单位阶跃响应曲线,以及状态观测器的响应曲线,并说明系统校正之后有什么特点。三、实验内容 1、总流程随动系统的原理分析建立状态空间表达式绘制状态观测器与原系统的连线图带反馈和不带反馈的模拟仿真图模拟仿真图之间的比较分析判断性能图1 总流程图 2、各模块的实现首先要做一些声明,在实验中使用的一些变量我们要进行一些说明,以使实验报告具有可读性,并且给出实际的随动系统图。 iu 是输入,ou 是输出, 这两个变量是时域中的变量。?? U s 和?? s?是收发信器的电压和角位移, ?? asU 和?? E s 分别是放大器的电枢电压和电动势, ?? s?是角速度,这些变量则是转化到频域中的变量。图2 随动系统(1)随动系统的原理分析收发信器: ( ) 30V/ rad ( ) s U s As?? ?; 放大器: ( ) 18, ( ) ( ) ( ) ( ) a i o U s A E s U s U s E s ? ? ??; 执行电机: ( ) ( ) ( 1)( 1) as U s s s ??? ?; 减速器: ( ) 1 , ( ) ( ) ( ) ( ) 40 o i o s s s s s s ?? ???? ??; 用状态观测器进行状态反馈。系统期望的特征值为: -20 , -1+j , -1-j ;状态观测器的特征值为: -40 , -2+j2 , -2-j2 。随动系统由发信器,收信器,放大器,执行电机,齿轮,负载等部分组成。收信器就是将其他形式的信号通过检测仪器转换成电信号, 后经过放大电路放大电信号, 满足电平要求后送到接收端接收,这里的收信器就是将角位移信号转变成电压信号,经放大器 A 放大电压接到有执行电机的电阻和电感串联电路上去。发信器同收信器都是一个信号转化装置, 收发信器统称 TRX , 多个 TRX 组成一个 TRU ,即收发信单元。在这里随动系统简单,故只有一对收发信器。由公式和方程可以看出电阻电感电路将电枢电压和角速度联系到一起, 而减速器把负载的角速度和收信器的角位移联系, 收发信器和放大器的输入电压是相关的,这就使得整个系统相互联系,具体的变化关系由函数完整确定。(2)建立状态空间表达式原系统: 图3 随动系统的系统结构图由前面所给出的数据可得系统的结构图: 图4 随动系统的系统结构图由上面的系统结构图可以计算出随动系统的传递函数 ( ) ( 40)( 5) G s s s s ?? ?, 进而可以得到该系统的闭环传递函数 3 2 ( ) ( ) 1 ( ) 45 200 G s s G s s s s ? ? ?? ???, 该系统的闭环极点就可以通过计算得知: 1 2 3 , , s s j s j ?? ??????,可以使用结构图分解建立法得到状态空间表达式: 11 2 2 3 3 0 1 0 0 0 0 1 0 200 45 1 xx x x u xx ? ?? ?? ?????? ?? ?????? ?? ?? ?????? ??