「控制工程实验教学指导书[1]」

控制 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 基础实验指导书汤炳新傅　雯李向国　梅志千　编著河海大学机电工程学院二00七年四月ﻬ前　言《控制工程基础》是机电、热动等相关专业的一门重要的技术基础课程。《控制工程基础》特点是概念性强而且抽象,此外，计算量大而且繁琐。这就需要在进行教学得同时，能够安排一些实验。例如,在数字计算机上借助系统分析软件做一些仿真并结合机电伺服系统的实验,以弥补理论学习的不足。实践证明，这对于加深概念理解,简化计算过程是有益的。由ＴｈeMaｔhWorks公司研制并发布的系统数值科学分析软件MAＴLAB／SIMULIＮＫ是一个被广泛应用的教学科研软件。它既有强大的控制系统仿真函数和工具,又有执行基于PC平台的实际控制实验所需的实时环境。它集所有矩阵问题及其计算于一身，易于理解掌握,并可很方便地进行开发扩充，计算效率极高。MＡTLAＢ/ＳＩMULＩＮK大量被应用到科研、教学、工程之中的一个及其重要的因素是它有适合多种用途的工具箱(Tｏoｌboｘ）和系统动态仿真库,即提供具有特定应用能力的函数库，例如ＳＩGNＡＬ(信号处理）、IDEＮT（系统辨识）、NNEＴ（神经网络）、ROBUST(鲁棒控制）、OＰTIM（最优化)、ＣOＮTROL(系统控制）等。其中CONTＲＯＬ工具箱就是利用MＡTLＡB的矩阵函数，主要以M文件来表示的有关控制系统算法的集合。利用它可实现控制系统的设计、分析和建模，控制系统可以以传递函数或状态空间形式来描述。时间可以是连续的，也可以是离散的。时间、频率响应或根轨迹都可以计算并绘图表示，可以进行极点配置、最优控制和估计等。本书共分八章。其中第一章至第七章是关于《自动控制原理》的仿真实验，章节安排基本上与《自动控制原理》的章节一致。第八章是关于ＳIMＵLＩNK的应用,包括SIMULINK和运行于xPＣTaｒget下的倒立摆实验平台的介绍及若干电机——小车控制实验。由于水平有限且时间仓促，缺点和错误在所难免，欢迎批评指正。　　　　　　　　　　　　　　　编者　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二○○七年四月ﻬ目　录TOＣ\o"1-2"　＼ｈ　\z\uHYPＥＲＬIＮＫ\ｌ＂_Ｔoc１63012１9１"　第一章MATLAB构造及其使用过程ﻩＰAGEREF_Toc１6301219１\ｈ1HYPERＬINＫ　＼l＂＿Toｃ1６３0１2192"一.　MAＴLAＢ构造PAＧEREF_Tｏc163012１９2\ｈ１HYPERLINＫ\l"_Toc16３0121９3"　二.CONＴROＬ工具箱构成ﻩPAGERＥＦ_Toc１63０1２193＼h3HＹPEＲLINK\l"_Toc1６３0121９４＂三．MATLＡB的使用过程ﻩPＡGＥREF　_Toc163012１94\h４　HYPERＬIＮK＼l　"_Tｏc１6３０12195"第二章　自动控制系统 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 模型的建立ﻩPAGＥＲＥF_Toｃ１６30１２195＼h6HYＰERLINK　\l　"_Toｃ1６３0１2196＂一.实验目的ﻩ　PAＧＥREF_Toｃ163012１96\ｈ６　ＨYPＥRLＩNK\l　＂_Toc1630121９7"二.一些常用的ＭAＴLＡB系统建模命令　PAGEＲＥF　＿Ｔoc１63012１９7＼ｈ6　HYPERLＩNＫ\l　"＿Toc16３０1２1９8"　三．例子ﻩ　PＡGＥREF_Toc16３012198\h７HYPERLINK　\l"＿Toc163０１2１99"四.系统建模仿真实验内容ﻩ　ＰAＧEREＦ＿Tｏc1６301219９\h10ＨYPERLINK　\l　"_Toｃ16３01２２00"第三章时域分析ﻩPＡＧERＥF　＿Toc16301220０　\h11HYPEＲＬＩNK＼l"_Toc163012201＂一.实验目的PＡGＥREF　_Ｔoc163012２０1＼h１1HＹPERLINＫ\l"＿Toc16301２２02"二．一些常用的MＡTＬAB系统时域分析命令PAGEREF＿Tｏc163012２０2\h　11HYPERLINK\ｌ"＿Ｔｏc１630122０３＂三．例子ﻩPAＧEREF_Toc163０１2２03\h　1２HＹPERLIＮＫ　\l　"_Ｔoc16３0１2204"　四.　时间响应仿真实验内容PAGEREF_Tｏｃ1630１22０4＼h13HＹPＥRLINK\l"_Toc163012205"第四章　根轨迹法ﻩPAGＥRＥF　_Tｏc1６３012205\h14ＨYPＥRLIＮK　＼ｌ"＿Ｔoc1630１22０6"　一.实验目的ﻩ　ＰＡＧＥＲＥＦ_Tｏc1６3012206＼h１４HYPＥRLＩＮＫ　\ｌ"＿Toｃ16３０１22０7"二．一些常用的MATＬＡB系统根轨迹分析命令ﻩPＡGＥＲEF_Toc1６30122０7　\h1４HYPＥRLINK\l"_Ｔoc163０１２208"三.例子　ＰＡＧERＥF_Toc1６3０12208＼h1５ＨYＰERLINK\ｌ　"＿Toc163012２09"四．根轨迹仿真实验内容ﻩ　PAGEREF_Toc1630122０９＼h16　ＨYPＥＲＬＩNK＼ｌ"_Tｏｃ1630１2210"　第五章频率分析法ﻩ　PＡGEREF＿Toc163０12210＼h　１7　HYPERLINK　＼l"_Toｃ16３012２1１"一.实验目的ﻩPAＧERＥF＿Toc16３0１2211＼h17　HＹPERLINK　\ｌ"＿Toc163012２12"　二.一些常用的MAＴＬAＢ系统频率分析命令ﻩ　PAＧEＲEF_Toc16３01２212　\h17　ＨYPＥＲLINＫ　＼l"_Ｔoｃ1630122１3"三.例子PAGEREＦ_Toｃ16３012213\h　2０HＹPERLIＮK　\l　"_Toｃ16３01２214＂　四.　频率响应分析仿真实验内容ﻩＰAGERＥF＿Toc16３01221４　\h23HYPERLINK\l　"_Toc１6３012２15＂　第六章离散控制系统PAＧEREＦ_Toc163012２１5　＼h24HＹPEＲLＩNK\l＂_Tｏc1６３01２２１6"一.实验目的ﻩPＡGＥＲＥＦ　＿Tｏc163012216　＼h２4HYＰERLＩNK\l"_Toc16３01221７"　二.一些常用的MAＴLAB离散控制系统分析命令ＰAＧEＲEF_Tｏc１63012217\h24ＨYPＥRＬINK　\l"_Tｏc1６３0１2218"三.　例子PAGEＲＥF＿Tｏc16３012218　＼h26　HYPERLIＮK\l"_Ｔoｃ１630122１9"四.离散控制系统仿真实验内容　PＡGEＲEF_Ｔoc1630１2２19\h33　HＹPEＲLIＮK＼l　"＿Ｔoc1630１22２0"第七章控制系统的设计和校正ﻩPAGＥＲEF_Ｔoc163012220\ｈ34HYPERＬIＮＫ　\l"_Toｃ1６30１２２21"一．实验目的ﻩPAGＥREF　_Ｔoｃ1６30１2221\h　34　HYPERＬIＮK\l＂_Toc1630１２２22＂二.控制系统的设计和校正实验内容ﻩＰAＧEＲEF_Toc1６301222２\h３４HYＰＥＲＬINK　＼l＂_Ｔoc1630１２２２3＂第八章ＳIMULＩNK的应用ﻩPAGＥRＥＦ_Toc163012223　\ｈ35　ＨYＰERＬINK　\l"_Toc16301２224"一.ＳIＭUＬIＮK简介ﻩPAＧEＲEF_Toc１630１２224　\h３５HYPERLＩＮK\l"_Tｏc１63012225"二．　ｘPCＴａrgeｔ简介　PＡGEＲEF_Ｔoc163０1２225\h3５HYPERLINK　\l"_Ｔoc１630122２6"三．实验装置介绍PAGＥＲEF_Toc１630122２６\ｈ　37HYPEＲLINK　\l"_Ｔoc16３０1２２２7＂四.小车位置ＰＩＤ控制实验ﻩ　PAＧEＲEF　＿Toc163012２27　\h38HYPERＬINK　＼l　"＿Ｔoｃ1630１2２２8"　五.伺服电机速度控制方式传递函数验证实验ﻩPAGＥREF_Toc１63012228\h　43　ＨYＰＥRＬＩNK\l　"_Ｔｏｃ１６30１2229＂六.伺服电机——小车传递函数测定实验ﻩPAＧＥＲEF_Toc163012２29\ｈ4５ＨYＰEＲLIＮK　\l"_Toc１63012230"七.　小车控制系统设计、仿真和实施　ＰＡGERＥF_Toc１63012２30\ｈ47ＨＹPERLINK\l"＿Toc1６３012２3１＂附录1控制柜使用说明ﻩPAGEＲEF_Ｔoｃ16３012２31\h48HYPEＲLINＫ\ｌ"_Ｔoc1６30１22３2"附录2ＭATLAＢ７．0安装要点　PAＧEREＦ_Toｃ１６30１22３２＼h４9　HYPEＲLINK\l"_Toc１630122３3＂附录３xＰCTargeｔ命令参考PAＧERＥF_Toc1630１2233\h５1PAGE39第一章　MATLAＢ构造及其使用过程随着科学技术的发展,今天,无论在工程控制、图像语音处理，还是在信号处理等其他领域中,都需要大量的数学运算，尤其是矩阵运算。这就无形中增加了人们解决问题的工作量。由MａｔhＷoｒｋs公司研制并发布的系统数值科学分析软件MATLAB（ＭATRＩXLABORAＴＯRY）,集所有矩阵问题及其计算于一身,易于理解掌握,并可很方便地进行开发扩充，计算效率极高，不失为一个高效的科研和教学的助手。一.MATLAB构造ＭＡTLＡB提供了几乎所有的基本数学运算功能,含有丰富的基本数学函数，其函数形式与大多数通用计算机语言一样,如平方根用ｓqrｔ(x)表示,对数用log(x)表示等。MATLAB可以很方便地直接求解方程，如求方程的根,只要把对应阶次的系数按降次写成向量（p＝[１-55-１])，再用求根函数roots(p)即可得出３个根，见图1。同时数据的格式、有效位数、字体等都可通过Oｐtions菜单来加以选择。图１除了基本数学运算功能外，MATLＡB功能真正强大之处在于它的矩阵运算能力，如矩阵的加减乘除、行列式计算、三角分解、正交变换、奇异分解、范数的运算等。因此MATＬＡB特别适用于如控制论、系统论、通信工程、图像处理等需要进行大量矩阵计算的领域。图2和图3显示了一些基本的矩阵运算功能,如矩阵求逆(ｉnｖ（x）），求矩阵的特征值（ｅig(ｘ))等。图２图３ＭAＴLAB被大量运用到科研、教学、工程中的一个重要因素是它有适合多种用途的工具箱(Tｏolbox），即提供具有特定应用能力的函数库,例如SIGNＡL(信号处理)、ＩDENＴ(系统辨识)、ＮNET(神经网络)、ROＢUＳＴ(鲁棒控制)、ＯPTIM(最优化)、COＮＴROL(控制系统)等。其中CONTROL工具箱就是利用MATＬAB的矩阵函数,主要以M文件来表示的有关控制系统算法的集合。利用它可实现控制系统的设计、分析和建模,控制系统可以以传递函数或状态空间形式来描述。时间可以是连续的，也可以是离散的。时间、频率响应或根轨迹都可以计算并绘图表示。可以进行极点配置、最优控制和估计等。二．CＯNTROL工具箱构成ＣOＮTROＬ工具箱由以下几个大部分组成:1.系统建模。包括串并联、反馈、状态估计器、方块图建模等。2．模型变换。包括从连续到离散、从离散到连续、从传递函数到状态空间，从传递函数到零极点等。3．模型降阶。离散模型降阶、连续模型降阶、最小实现和零极点对消。４.模型实现，标准型,可控和可观标准型,线性变换。５.模型特性。如阻尼系数和固有频率、特征值和特征向量、可观和可控矩阵等。6．时间响应。如阶跃响应、SISOＺ变换仿真、初始状态响应。7.频率响应。包括Bodｅ图、Ｎyquist图、Nｉｃｈols图以及离散系统的对应图等。8.根轨迹。如根轨迹图、零极图、交互式确定根轨迹增益等。9．增益选取。包括极点配置、ＬQ状态估计器设计、调节器设计等。10.方程求解。如黎卡提方程求解、李雅普诺夫方程求解。三．MＡTLAB的使用过程MATＬAB７．１是WINDOWS上的应用程序,下面以ＷINＤＯWＳ　ＸP为例来说明它的使用过程。首先在桌面上双击MAＴＬAB7．1的“启动”图标(）将启动MATLAB，如图4所示。从图４中可以看出ＭAＴLAB的启动界面主要包括六部分：标题栏、菜单栏、工具条、Command　Window（命令窗口)、Woｒkspace（工作窗口)、Ｃｏmmand　History（历史命令窗口）及Sｔart(项目启动菜单）。图4其中,标题栏用于显示打开文件的名称；菜单栏包括“Fｉle”、“Edit”、“Dｅbug”、“Ｄｅsｋtoｐ”、“Ｗindow”、“Ｈeｌｐ”6个菜单；工具栏包括了一些常用操作图标,单击它们MＡTＬAB可立即执行相应操作。菜单栏和工具栏操作方法与其他应用程序中的操作方法相同,在此就不再多做介绍。接下来将着重介绍MATLAB的CｏmmandWinｄow（命令窗口)、Ｗｏrｋsｐace（工作窗口）、ComｍanｄHistoｒy（历史命令窗口）３个子窗口及Ｓtart(项目启动菜单)。◆Ｃoｍｍand　Windｏw（命令窗口)“CommandWｉnｄｏｗ”窗口是MATLAB最重要的窗口,它是MATLＡB提供的人机交互窗口，任何ＭATLAB自带的命令及函数等操作都可在此窗口中输入后立即执行,其执行的最终结果也会在此窗口显示。>>是命令窗口的命令提示符,在这个提示符下，可以键入各种命令进行操作，按下【Eｎter】键执行命令语句。图5是求传递函数为的阶跃响应,其中在命令窗口中ｎum=[０.20.31］和dｅn=［１　0．9　1.２0.5]是以降幂形式分别给出传递函数的分子和分母系数，stｅp(num，ｄen）是求对应的传递函数的阶跃响应。在图中标题为FigureNo．１的窗口是显示阶跃响应结果的图形窗口。◆Ｗｏrkspacｅ（工作窗口）“Wｏrｋsｐａcｅ”窗口是一个MＡＴLAB的数据存储窗口,任何在MＡTLAB执行命令时产生的数据都将在这个窗口有记录。用户可对Ｗorkspaｃe窗口中所列出的任意数组进行打开编辑、重新导入数据、保存数据、作图等操作。Commaｎd　History(历史命令窗口）“ComｍanｄＨistory”窗口记录了此次打开MAＴLＡＢ时,用户已执行的每一个MＡＴLAB命令，其中黑色字为已执行的命令,绿色字记录了对应执行命令的执行时间。用户利用Ｃommand　History窗口可方便地查阅所有已执行过的命令,且可双击其中任意一个已执行的命令，重复执行该命令。◆Stａｒt（项目启动菜单）“Ｓｔart”菜单的主要目的是帮助用户快速启动ＭAＴLAＢ自带工具。图5ﻬ第二章自动控制系统数学模型的建立一.实验目的掌握如何使用MATLAB的CＯNTＲOL工具箱进行控制的仿真实验,为以后的实验打下基础二.　一些常用的ＭATLAB系统建模命令以下是一些常用的MATＬAB系统建模命令:1．cloop:此命令是求如图６所示的单位反馈系统的传递函数。在MATLＡB的命令窗口的命令提示符＞＞下（以下所有命令与此命令相同）键入函数clｏop(num,ｄｅn,sｉgn）。在键入此函数前,应在命令提示符>>下分别以降幂形式给出前向通道传递函数Ｇ（s）的分子和分母的多项式系数,并分别赋给ｎｕｍ和ｄeｎ,如sign是－1，则表示是负反馈,反之则是正反馈。在MATLAＢ７.1版本中，此命令已不常用。可用ｆeeｄｂack代替。图62．conｖ:此函数表示多项式相乘。如a和b是两个多项式的系数向量,则ｃ=ｃｏnv(a,b)表示a和b的乘积，同样在键入此函数前,应在命令提示符>>下分别以降幂形式给出多项式a和b的系数，并分别赋给a和b。类似情况下面就不特别说明了。如传递函数它的分子多项式系数ｎum=[1１．7],分母多项式系数可以通过调用函数coｎv求得,如b1=[１　0］,ｂ2=[0．051],b3=［０.11],den＝cｏnv(b1，b2),den=coｎv(deｎ，ｂ３）。　３．ｆeeｄｂack：[num，den]＝feedbａcｋ(num1,ｄeｎ1,ｎum2,ｄen２，sｉｇｎ）求图7所示系统的闭环传递函数。其中num１、den1分别是G（s)的分子多项式系数和分母多项式系数,num2、ｄen2分别是H（s）的分子多项式系数和分母多项式系数，num、den分别是闭环传递函数的分子多项式系数和分母多项式系数,ｓign的意义与cｌoop中相同。图74．ｐaｒａｌｌel:[nｕm,dｅn]=ｐａraｌｌeｌ(ｎum１,ｄen1,num２,dｅn２）求图8所示的并联系统的传递函数。其中nuｍ1、den1分别是的分子多项式系数和分母多项式系数，nuｍ2、den2分别是的分子多项式系数和分母多项式系数,num、dｅn分别是Ｇ（s)的分子多项式系数和分母多项式系数。图８5.seｒies:[nuｍ,deｎ］=ｓｅrieｓ（num1,den１，num２,den2)求图９所示的串联系统的传递函数。其中nｕｍ1、den1分别是的分子多项式系数和分母多项式系数,nuｍ2、dｅｎ2分别是的分子多项式系数和分母多项式系数,ｎｕm、ｄeｎ分别是G(s)的分子多项式系数和分母多项式系数。图９6.ｔf:ｓys=tｆ（num,dｅｎ)用分子多项式系数和分母多项式系数建立连续时间系统的传递函数。建立传递函数后，以上所有命令中的ｎｕm，den都可用sys代替。如图8，sys１=tｆ(nuｍ1,ｄen１),ｓyｓ2=tｆ(ｎｕm2,dｅn2）,sｙｓ=parallel（ｓys1,sｙｓ2)。三．例子如图1０所示，要求系统的闭环传递函数，可参见图１1和图1２。图10图１1图1２四.系统建模仿真实验内容１.求图1３和图14系统的传递函数。　图１３　　　　　　　图１4２.　求图15和图16系统的传递函数。　　　图15　　　　　　　　　图16第三章　时域分析一.实验目的本章将包括一阶、二阶和高阶系统的脉冲、阶跃和任意函数响应并根据响应求相应的动态性能指标。目的是通过这一章的实验更好地掌握系统时间响应的概念。二.一些常用的ＭＡＴLAＢ系统时域分析命令以下是一些常用的MAＴLAB系统时域分析命令:1．impｕlse：impuｌｓe（num,ｄeｎ）绘制系统传递函数为的脉冲响应。如果此函数有左变量[y,　t]=impｕlse(num,ｄen），将返回响应输出Ｙ和时间矢量T,不显示脉冲响应图。[ｙ,x,t］=impulse（ｎuｍ,den)将返回系统的输出和状态相对时间的数值关系,此时不显示脉冲响应图。2.stｅp:step(num,dｅｎ）画出系统传递函数为的单位阶跃响应。同样,如果此函数有左变量［ｙ,ｘ，t］＝step(num,ｄen)将返回系统的输出和状态相对时间的数值关系，此时不显示单位阶跃响应图。3.lsｉm:ｌsim(nuｍ,den,u，t)绘制系统传递函数为相对于任何一个输入ｕ的响应。[y,ｘ］=lsim(nuｍ,den,u，ｔ）将返回系统的输出和状态的数值，此时不显示系统响应图。其中u是相对于时间t的一个输入序列,如果希望输入是一个加速函数即，那么t=［０123４5…]，u＝[0０.524.５8　１2.5…]。三.例子设单位反馈系统的开环传递函数为试求系统的单位阶跃响应和过渡时间及超调量。详细的步骤见图1７，从图17可见=8秒,使用[y，ｔ]=setp(ｓｙs），可返回y值和相应的t，找出=1.179８，得到=18％。图17四.时间响应仿真实验内容１．已知单位反馈系统的开环传递函数（１)（２)（3)试求输入分别为ｒ(t)=２t和r(ｔ)＝时的系统响应以及系统的稳态误差。2.已知单位反馈系统的开环传递函数求(ａ）系统的单位阶跃响应；(b)根据响应曲线确定上升时间、峰值时间和超调量。ﻬ第四章　根轨迹法一.　实验目的本章将包括零极图、根轨迹、等阻尼比和等固有频率线的绘制。此外,通过交互方式确定增益。目的是通过这一章的实验更好地掌握系统参数变化对极点的影响。二.一些常用的MATLＡB系统根轨迹分析命令以下是一些常用的MＡＴLAB系统根轨迹分析命令：1．pzmaｐ:pｚmap(ｎum,dｅn),在复平面上画出传递函数为的零极图。Ｐzｍap（ｐ，z)同样在复平面上画出零极图,p、ｚ分别是传递函数的所有的极点和零点并以列矢量形式表示,如有一系统的开环传递函数为,则z=[-２]，p=［-1-j,-1+j]。［p，z]=pｚmaｐ(num，den)返回系统的零极点,没有图形显示。２．rloｃus:ｒｌocｕs(sｙs)计算并画出系统闭环的特征方程　　的根(闭环极点)当ｋ变化时的轨迹（根轨迹）。其中k是开环根轨迹增益，num、ｄｅn分别是开环传递函数G(ｓ)的分子多项式系数和分母多项式系数。Ｒ=Rloｃus（num，ｄen,k）则对于给定的开环根轨迹增益ｋ求出对应的闭环极点并赋给变量R。[R，ｋ］=Ｒｌｏｃus(nuｍ,den)则返回一组开环根轨迹增益k和其对应的闭环极点R。３.　ｒlocfｉnd：ｒlｏcｆｉnd(nｕm,ｄen)交互地对给出的一组极点求出相应的开环根轨迹增益。在ｒlocfinｄ(nｕｍ,den)启动后将显示根轨迹,移动鼠标光标将变成十字,移动十字光标到希望的根轨迹上相应的位置，左击鼠标,表示选中相应根轨迹上这一点所对应的闭环极点和其它相应闭环极点构成一组,这一步完成后,在命令窗口中将显示选中的闭环极点和与此相对应的开环根轨迹增益。[k，polｅs]=rｌocｆiｎd(ｎum,den)将返回一组通过十字光标选中的极点及其它对应的闭环极点和开环根轨迹增益，并赋给变量k和poｌeｓ。4.　ｓgrｉｄ:为已存在的根轨迹和零极图绘制复平面网格。sgrid(Ｚ,Wn）绘制等阻尼比和等固有频率线，Z、Ｗn分别是阻尼比和固有频率矢量。如Z＝［00.1０.２　0.３　0.４],Wn=[123　45］，则sgrｉd(Z,Ｗn)将分别绘制阻尼比等于0,0．１,0.2，0.３，０.4的等阻尼比线和固有频率等于1,2,３，4，5的等固有频率线。三.　例子设反馈系统的开环传递函数为试绘制系统根轨迹图,并确定使系统稳定的开环根增益范围。系统根轨迹图绘制步骤和根轨迹图如图18所示。为了确定使系统稳定的开环根增益范围，可以用［k,pｏｌes]=rｌocfind(ｎum,den)命令，十字光标分别二次点中根轨迹与虚轴的两个交点,则两次显示的k值就是使系统稳定的开环根增益范围。图１８四.根轨迹仿真实验内容１.设控制系统开环传递函数为试分别画出正反馈系统和负反馈系统的根轨迹图,并指出它们的稳定情况有何不同？２.设单位反馈系统的开环传递函数为要求:(1）画出根轨迹图;　(2)确定系统的临界稳定开环增益k;　(３)确定与系统临界阻尼相对应的开环增益ｋ。第五章　频率分析法一.实验目的本章将包括BODE图、NYQＵISＴ图、NICHOLS图的绘制。此外，通过相应的命令求出不同形式的频率特性表达式以及相位裕量和幅值裕量确定。目的是通过这一章的实验掌握频率分析法在系统分析中的作用。二．一些常用的ＭATＬAB系统频率分析命令1.Bｏde:Bode（num，den）绘制传递函数为的Bode图,num、den分别是以降幂形式表示的传递函数G（ｓ)的分子多项式系数和分母多项式系数。Ｂode（ｎum,den，ｗ）绘制在w处的Ｂode图,w是一系列的频率值的行矢量。如ｗ=[１1020３04０５０],Bode(nｕm,dｅn，w）将绘制出以上频率点处的Bｏde图。［ｍag,pｈaｓｅ,w]＝Bode（ｎum,deｎ)则返回传递函数的各个频率w值和相应的幅频特性值(ｍａg)以及相频特性值(phａse)。[maｇ,pｈasｅ]=Bｏｄe(num,den,w)则给出在w频率范围内的幅频特性值（mag)以及相频特性值（ｐhasｅ)。2.lｏgspace：logspａce(d1,d2)生成一个从到的50个对数均匀刻度值构成的行矢量。lｏgspace(ｄ1,d２，n)生成n个点。如w＝lｏｇspａce(0,1,1０),那么ｗ将是一个有10个频率值的行矢量，w是:1.0000,1.2915,1.６６81,２．1５44,2.７8２6,3.5９3８,4.６4１６,5.9948，7.7４2６,1０．0000,可以验证以上1０个频率值的任何前后相邻的两个频率值的比值的对数值都是0．111，即对数均匀刻度。3.fｂoｄe:当频率范围和点数是自动选取时,fbｏde的运行速度比Bode命令要快，但精度比后者要差。其 使用方法 消防栓的使用方法指针万用表的使用方法84消毒液使用方法消防灭火器使用方法铁材计算器使用方法 与Bｏdｅ命令是一样的。4．ｆreqｓ:频率特性以复数形式表示的求频率特性命令。H＝freｑs(B,A，w)返回传递函数的以复数形式表示频率特性H，即。幅频特性(maｇ)以及相频特性（phａse）可以通过以下过程进行计算:　　w=logｓpasｅ(ｄ1,d2）,h=fｒeqs(b，a,w）,ｍag=abs（h),phasｅ＝angle(h)*180/ｐi,loｇlog(w,mag)，seｍilogx（w,ｐhase)。5．mａrgin:求系统的幅值裕量和相位裕量。[Gm,Pm,Wg,Wc]=mａrgin(nuｍ，deｎ)返回求系统的幅值裕量(Gｍ)和相位裕量(Pm），以及两个剪切频率Ｗg和Wｃ。其中nuｍ、dｅn分别是以降幂形式表示的系统开环传递函数Ｇ（s)的分子多项式系数和分母多项式系数。6．niｃｈoｌs：nicｈolｓ(ｎｕm，den）绘制传递函数为的ｎichols图。nichoｌs（nｕｍ,dｅn，w)和[mag，pｈase,ｗ]＝ｎichols（num，deｎ)与Boｄe命令的相应的用法一样。７.Nｙｑuｉst：Nｙquｉst(nｕm,dｅn）绘制传递函数为的Nｙｑuist图。Nyquist(num,dｅn,w)和［Ｒe,Ｉm,w]=Nｙｑｕiｓt(ｎum,den）与Ｂode命令的相应的用法一样,区别在于,Re和Im分别是Ｎｙquｉst图中的实频特性和虚频特性，而不是Bode图中的幅频特性(maｇ)以及相频特性(phａse)。8.sｉsotoｏl:sｉsotｏoｌ(G)用于单输入单输出反馈系统的补偿设计，G是线性系统模型。在命令窗口中输入siｓotoｏl，打开sｉsoｔooｌ图形用户界面,如图19所示。默认情况下显示根轨迹和开环bｏｄｅ图。可通过ｖｉｅw菜单选择需要显示的图形。点击导入传递函数并在右边选择相应的框图,如图2０所示。图19图2０三.例子设单位反馈系统的开环传递函数为试分别求取k=10和k=1０0时的相位裕量和幅值裕量(ｄｂ)。图２1清楚地表示了当k=10时求相位裕量(Ｐm)和幅值裕量(Gm)的过程，图形窗口表明,此时相位裕量为25.４°，幅值裕量为9.５４db,两个剪切频率Wｇ以及Wc分别等于2.2４和1.23。图22表示当k=100时的情况。图23和图24显示了使用siｓotool工具求相位裕量和幅值裕量,默认情况下，sisoｔool还显示了系统的根轨迹。可以看到结果是相同的。图21图22图23图２４四．频率响应分析仿真实验内容1.画出分别具有下列传递函数的系统的Bodｅ图和Ｎyｑuｉｓt图。(1)　　(2)(3)2.单位反馈系统的开环传递函数为　(1）　　(2)试判断对应闭环系统稳定性，并求稳定系统的相位裕量和幅值裕量(db)。第六章离散控制系统一.　实验目的本章包括离散控制系统的模型建立、系统稳定性分析以及系统响应分析。目的是通过本章的例子和仿真实验进一步加深对离散控制系统特殊性的认识,为数字校正打下基础。二.一些常用的MAＴＬＡB离散控制系统分析命令1．　c2dｍ:[ｎumｄ,ｄeｎd]=c2dｍ（num，den,Ts，’metｈod’)用方式meｔhod把连续系统转换成离散时间系统，其传递函数是。这里Ts是采样周期,ｍethod有以下几种方式:zoｈ:被控对象输入端用的是零阶保持器；foh:被控对象输入端用的是一阶保持器；ｔustｉn:双线性变换；pｒewaｒｐ：用带有频率预折的双线性变换。2．d2cm：［nｕmｃ,denｃ]=ｄ2cm(num,den,Ts，’method’)用方式methｏd把离散时间系统变换成连续系统。这里Ts和methｏd的含义和c2dm中一样。3.ｄimpulse：diｍｐｕｌsｅ(num,deｎ)绘制离散时间系统的脉冲响应图。dimｐuｌse(ｎum，ｄｅn,n)用n给定的数值确定脉冲响应的点数。[y,x]=dｉmpulｓe(nｕm,dｅn,…）将返回系统的输出和状态相对采样时刻的数值关系，此时不显示脉冲响应图。4.　dlsｉm：绘制离散时间系统相对于任何一个输入ｕ的响应图,其中u是一个输入序列,如u=[0１2　345…]表示输入是一个离散的斜坡信号。5.dstｅｐ：dstep(nｕm，den)绘制离散时间系统的单位阶跃响应。dstep（ｎum,den,ｎ)用n给定的数值确定单位阶跃响应的点数。［y,x]=ｄsｔｅp(ｎｕm,den,…)将返回系统的输出和状态相对采样时刻的数值关系,此时不显示单位阶跃响应图。6.dbode：dbode(num，ｄen，Ｔs)绘制离散时间系统的离散Bodｅ图，这里Ts是采样周期。dbｏdｅ（nｕｍ,den,Ts,w)绘制在w处的离散Boｄe图，w是一系列的频率值的行矢量。如w=［110203０　4０　50]，dbode(nuｍ,den,Ts,w)将绘制出以上频率点处的离散Bodｅ图。［mａg,phase,w]=ｄbｏdｅ(nｕｍ,den，Ts,…)则返回传递函数的各个频率w值和相应的幅频特性值(maｇ)以及相频特性值(pｈaｓe),此时不显示离散Bｏdｅ图。7．ｄnyquist：dnyquist(ｎum,dｅｎ,Ｔs),[Rｅ,Im，w]=dnyquist(num,dｅn,Ts,…)这两个命令和dｂodｅ(num,ｄeｎ,Ts),［mag,ｐhasｅ,w]＝dboｄe(num,deｎ，Ts，…)这两个命令的含义和使用方法类似。区别在于一是它们是离散Nyquｉst图,二是Re和Im分别是离散Nyquisｔ图中的实频特性和虚频特性，而不是离散Boｄe图中的幅频特性(mａg)以及相频特性(phaｓe)。8．fｒeqz:Z变换数字滤波器频率响应。当n是整数时,[H,w］＝frｅｑｚ（B,A,n)返回由ｎ个频率值组成的行矢量w和也是由n个以复数形式表示的频率响应矢量H。其中B和A是由传递函数的分子和分母的系数组成的行矢量。幅频特性(mａg)以及相频特性(pｈａｓｅ）可以通过以下过程进行计算：［ｈ,ｗ］=freqｚ（B,A,n),mａg=abs(h)，phａsｅ=angle(h),semilogｙ(w,mag），pｌot(w,phasｅ）。9.zgrid:为已存在的离散Z平面上的根轨迹和零极点图绘制Ｚ平面网格。zｇrid(‘ｎew’)在绘制Z平面网格前,清除图形窗口上的所有内容，同时设置HOLDＯＮ以便根轨迹和零极图能够绘制在网格上。如zgrid（‘ｎｅｗ’),rlocuｓ（nuｍ,dｅn）或pzmａp（num,den)。zgｒｉd（Ｚ,Wn)绘制等阻尼比和等固有频率线，Z,Ｗｎ分别是阻尼比和固有频率矢量。如Z=[00．1０.20.30.4],　Ｗｎ＝［１23４5],则zｇrid（Z,Wn)将分别绘制阻尼比等于0，０.1,0.2,０.3,0.4的等阻尼比线和固有频率等于1,2,3,4,５的等固有频率线。zgｒid(Z,Ｗn,’new’)则先清除图形窗口上的所有内容后绘制等阻尼比和等固有频率线。三.例子设有零阶保持器的离散系统如图２5所示，试求:(1)当采样周期T为1(ｓ)和0．5(s)时,系统的临界开环增益k;(2)当ｒ(t)＝1（ｔ)，k＝1，Ｔ分别为０.1,1，2,４时,系统的输出响应c(kT)。图25图26、图２7、图２8是T为1(s)时,求系统的临界开环增益k的步骤。图2６主要是为了绘制单位圆，以便能够判断离散时间系统的闭环极点是否在单位圆内，即系统是否稳定。在图26中x=linspａse（-１,1,20)表示等距的在-１到1之间产生２0个数值点,把这２0个数值赋给变量x并以数组形式存在。fori=１:20,y(i)=sqｒt(1-x(i)*ｘ(i））;end这是一个循环体，按照单位圆的方程求出y的值。ｐlot(ｘ,ｙ)则是把这20个点对画在图形窗上，形成一个单位圆。图２6在图27中命令[nｕmｄ,denｄ]=c2ｄm(num，den，1，’zoｈ’)则表示采样周期是1(s）,用的是零阶保持器把连续系统的传递函数转换成离散时间系统，其传递函数是。在图28中,启动命令ｒlocfiｎd(numｄ,dend)后，提示在图形窗口中移动十字光标选取一点,因为要求的是系统的临界开环增益ｋ，因此把十字光标对准单位圆和根轨迹的交点,左击鼠标，屏幕上显示的２.４1０3就是系统的临界开环增益k。当采样周期T为０.5(s)时，其步骤类似。图27图2８从图29～图３２分别表示的是当k＝１,Ｔ=0．1,１,２，４时的此离散采样系统的单位阶跃响应。以图２9为例,命令[nｕmｄ，dend]＝ｃ2ｄm（nｕｍ,dｅn,0.1,’zｏｈ’)求出带有零阶保持器的采样系统的开环传递函数,而命令［numｃ,deｎc]＝ｃloop（numd,dｅｎd，-1)则求的是单位反馈离散采样系统的闭环传递函数。由命令dｓtep（nｕmc，denc)最后求出单位阶跃响应。由例可见，ｋ与T对离散采样系统稳定性有如下影响：(1）当采样周期一定时,加大开环增益会使离散采样系统的稳定性变差，甚至使离散采样系统变得不稳定；（２)当开环增益一定时,采样周期越长,丢失的信息越多，对离散采样系统的稳定性及动态性能均不利,甚至可使系统失去稳定。图29图30图３１图3２四.　离散控制系统仿真实验内容设采样控制系统如图２9所示，采样周期T=0.1(s)，试求:(1）系统的临界开环增益k;(2)当k=20时的脉冲响应;(3)当k=3０时的脉冲响应;(4)比较以上两种情况的结果，并说明开环增益k对采样控制系统稳定性的影响。图3３第七章控制系统的设计和校正一．实验目的本章是以上各章的综合，通过仿真实验能够把前面各个章节的内容融会贯通的运用到实际问题中去。二．控制系统的设计和校正实验内容图3４所示是计算机硬盘读写系统的系统模型图,已知J=0.02，C＝0.001,K＝15，，T＝0.005,T是采样周期，并假设系统采用的是零阶保持器。(1)试求：在没有数字控制器前,即无前的离散采样系统的开环传递函数和闭环传递函数，并求此时的阶跃响应和稳定裕量；(２）假如数字控制器为,试求开环传递函数和闭环传递函数，此时的单位阶跃响应和稳定裕量以及稳定的范围；（3）比较以上两种情况,说明数字控制器的作用。图34第八章SIＭULINK的应用一．SIMULINK简介在MATＬAB中有一个专门用于控制系统交互式模型输入与仿真的工具ＳIMULＩNK,它是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。它支持线性和非线性系统,连续和离散时间模型,或者是两者的混合，还可以是多采样率的。对于建模,SIMＵLＩＮK提供了一个图形化的用户界面（GUI）,可以用鼠标点击和拖拉模块的图标建模。与传统的仿真软件用微分方程和差分方程建模相比，它具有更直观、方便、灵活的优点。SIＭUＬINK包含Sｉnｋs(输出方式）、Soｕrces(输入源)、Lｉnｅar（线性环节）、Nonｌinｅａr(非线性环节)、Ｃoｎnｅｃtioｎs（连接与接口)和　Eｘｔｒa(其它环节)子模型库，而且每个子模型库中包含有相应的功能模块。因为SIMULINK与ＭＡTＬＡＢ是集成在一起的,所以用户可以在任何环境的任意点对建立的模型进行仿真、分析和修改。二.　xＰCTarｇet简介在MＡＴLAB界面上单击SIMUＬINK图标,将出现如图35所示的窗口，其中包含xPCTargeｔ工具箱如图36所示。图３5图３６xPC　Tａrgｅt是一种用于产品原型开发、测试和配置实时系统的PC机解决途径。ｘＰCTaｒｇet采用了宿主机—目标机的技术途径,即“双机”模式，宿主机和目标机可以是不同类型的计算机。其中,宿主机用于运行Simulink，而目标机则用于执行所生成的代码。xPCTargｅt提供了一个高度减缩型的实时操作核，运行在目标机上,该实时核采用32位保护模式。xPCTａｒget通过以太网连接或串口线连接来实现宿主机和目标机之间的通信。在xＰC　Target环境下,用户可将安装了MＡTLＡB、Ｓiｍulink、Staｔeｆlow（可选）软件的PC机作为宿主机，用Ｓimｕlink模块和Stateflow图来创建模型并进行非实是的仿真。采用xPC　Target还允许用户向自己建立的模型中添加I/O模块，然后在主机上采用RTW、Stateｆlｏw编码器(可选）和一个C编译器(例如VisｕalC或Wａtcom　C）来创建一个可执行程序。把该程序从主ＰC机中下载至从PC机，并在其中运行ｘPC实时内核，然后就可以实时地运行和测试工作了。三.实验装置介绍共有五组实验装置。每组实验装置的组成如图３7所示。学生通过在主机上编写的Matｌab/Simｕliｎk程序控制和测量电机、小车和摆杆的位置、速度和加速度等。系统共有四个数字输入量（ＤI）:两个增量式编码器（实验中只用到电机编码器）和两个行程开关；一个模拟电压输出量(DA)用于控制电机的转速。小车摆杆编码器电机编码器交流伺服电机6024E端子板6601端子板伺服驱动器DADI网络线从机主机主机主机主机Student1Student2Student3Student4控制柜同步皮带。。。。。。行程开关图3７　控制柜的操作说明见附录1。当控制电压为正时,小车从电机端向末端运动。实验时应将该方向的位移设为正的位移。为了避免小车位移超限，每次实验开始前请先将小车的位置置于中部。方法:手动法：关闭“启动伺服”按钮。用手移动小车到中位;自动法:在Matｌab中执行命令:>＞ｔg＝xpｃ　　　　　　(创建对象名为tg)>>load(ｔg,　‘ｄａｏfｉndmiｄ_6024E’)　　　　　（下载自动找中程序到目标机,程序名为tｇ)>>　+tg　　　　　　　　(启动程序，等待找中结束）>>-ｔg　　　　(停止程序）或者直接运行批命令　>＞finｄmiｄ　　(如果ｄａｏfinｄmｉｄ＿６０24E.mｄl已经编译过）四.小车位置PIＤ控制实验1实验目的：１)了解反馈控制结构的组成;2）了解PＩD控制器参数的调节过程及对系统控制性能的影响；3）熟悉SIMUＬINＫ的操作。2　实验装置:主计算机、从计算机、倒立摆实验装置、互联网3　实验内容及步骤:本实验要求在线调节ＰID控制器参数，使小车快速准确地从一个位置运动到另一个位置。步骤如下:Stｅp1进入Ｓiｍuｌｉｎk。打开模版文件Ｄａoliｂａi＿blａnｋ．mｄl,如图３8所示。Sｔｅp2将模版文件另存为MyＥx1．mdl.　加入阶跃输入信号。参数如图３9。阶跃起始时间（Ｓtｅp　ｔime)设为１s.小车运动距离(Ｆinａlvaluｅ）设为0.1m.采样时间(Sample　tiｍe）为0.001s．图38子系统ｌｉｍiｔｅｒs是行程开关信号处理系统，用于限制小车的位移在可运行区间内。不可改变该子系统的内容。图３9Steｐ3　构建如图４0所示的控制回路。其中各模块的位置为:PＩD：ＳｉmPoｗerSyｓｔems\Extｒa　Ｌibrary\DisｃrｅｔｅCoｎtrol　Bｌockｓ\,参数设置如图41。PCI-６024EＡnalogOutpuｔ（电机控制电压):xPCＴｒaｔget\ＤA\NationａｌInｓtruｍｅnts\PCI-６60１Ｉnc.Encｏder(电机增量式旋转编码器)：ｘPCTarget\ＩncrｅmeｎtalEｎcodｅr　＼Naｔionａｌ　Instrｕmenｔｓ＼ＨoｓtＳcopｅ(主机示波器）:xPＣ　Tarｇeｔ\Misc.\图40图41PＣI－60２４Ｅ的参数缺省值即可，不需要改。PCＩ-６60１的参数除了Fｉlter改为：Miniｍｕm　ＰｕｌseWidth1micｒoseconｄ,其它不变。增益模块的值设为：—0.1218/(４*2500).该参数的作用是将电机转动的脉冲数换算为小车移动的距离值(米）。不要忘了加负号。ＨostScoｐｅ的参数设置如图42所示。该示波器将每次采集10００*６个数据（6秒)然后更新显示。示波器将同时显示给定信号和输出信号。图４2Sｔep4　按Ｃtrｌ+B编译模型文件并将目标代码下载到目标机中。等到显示:##＃Sｕcｃｅｓsfulcompｌetion　ofxPCTargｅｔｂuilｄpｒocｅｄureｆormodel:MｙEx１Sｔｅp５Matlab命令窗口中输入>>xｐｃrctool后进入运行控制工具软件如图43。图43选择菜单命令：Tｏolｓ\TunePａｒameterｓ,　等到出现图44。图44点击图４4中的ＰID模块可以显示改变Kp,Ki,Kｄ参数的界面。回到图43,执行Ｔools＼Host　ScopeMａnａgeｒ,出现主机示波器，点击右下角的Ｓtarｔ按钮，开始记录波形。回到图43,点击启动图标,小车开始运动。六秒后，示波器显示如图４5。图4５将Kp该为50，重新运行。得到图46。可见调整时间缩短,稳态误差减小。但出现一些超调。可以进一步调整PＩD参数,直到满意为止。图46Ｓtｅp　６按要求完成实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。4实验报告要求：记录实验过程，包括设定的ＰＩD参数和小车运动曲线,估计调整时间,超调量和稳态误差。分析Kｐ，Ki，Ｋｄ对控制效果的影响。思考问题:根据实验结果分析稳态误差、超调量、调整时间与PＩD控制器的比例系数Kｐ,积分系数Ki,微分系数Kd的关系？五.　伺服电机速度控制方式传递函数验证实验1实验目的:　1)加深对传递函数的理解，了解旋转系统传递函数的频域测定过程;2)了解编码器的应用；３）验证伺服电机的速度控制工作方式，了解伺服电机的应用。２实验装置：主计算机、从计算机、倒立摆实验装置（脱开同步带）、互联网3实验内容及步骤:本实验测定如图47的子系统的传递函数Ｈ(s)。其中的伺服驱动器作用是将普通的单相交流电动即转变成控制电压（-10V~＋1０V)控制的伺服电机。控制电压的正负决定电机的正反转,控制电压的幅值决定电机输出转速（设定伺服电机工作在速度控制方式）。控制电压,v转速，1/s伺服驱动器交流伺服电机H(s)图４7实验步骤如下：Sｔep1卸掉电机与小车的皮带连接。Step２进入Ｓｉｍｕｌiｎk,打开MyEx2.ｍｄl．读懂该图。图48该程序用于给被测系统输入一个某一频率的正弦波电压（iｎput）,测出系统的输出角速度（oｕｔｐut).　然后将输出信号的幅值除以输入信号的幅值得到系统在该频率下的增益。实验前要同时改变图中模块SineWave中的Fｒeｑuｅncy和模块Freq的频率值(Ｈz）。分别使其为:１,4，8,12,14,16,2０,30,４０，50。　　SiｎeWavｅ的幅值设为0.1.Gaｉn１的设定值-2*pi/1０0００将编码器脉冲数转换为转动弧度。该信号再通过Gaｉn3和Fｒeｑ转换为角速度。Ｓtep３Ｃtrl＋B编译。Sｔｅｐ４Maｔｌａb中输入命令：ｘpcｒcｔｏｏl,　启动xpｃ运行工具。打开示波器，运行程序，记录幅值比A（待红线稳定一段时间后将HostSｃope的显示方式设为Ｎumeriｃal,　记录红色数字填入表1）。Stｅp5　改变MyＥx２程序中的频率，重复Sｔep3和Step４。直到下表填满。表１频率,Hｚ148１2162030405０ASteｐ　6　完成实验报告。４　实验报告要求：　　记录实验过程,将表1的数据绘制成曲线。分析实验结果,图47系统可以看成什么环节?该系统的静态增益是多少？六.　伺服电机——小车传递函数测定实验１实验目的：　1)加深对复杂机电系统传递函数的理解,尤其是静态与动态特性的区别;2)了解直线运动系统传递函数的测定方法。２实验装置：主计算机、从计算机、倒立摆实验装置、互联网3实验内容及步骤:本实验要求测定如图4９所示的系统的传递函数。控制电压,v转速，1/s伺服驱动器交流伺服电机H(s)皮带及小车速度，m/s图４9安好皮带。Step1小车位置找中。Step２　打开程序MｙEx3.ｍdl。读懂该图。该图与MｙEx２相同。不同的是Gain1的值。Ｇain１的设定值－０.６09/(5＊100０0)将编码器脉冲数转换为位移。位移信号再通过Ｇaｉn３和Fｒeq转换为速度。Stｅp3　设置好Sｉnｅ　Wave的Amplitｕde　(０.01),Frｅqｕenｃy（2*pi*1).编译程序。Step4用xpｃrctool运行程序、记录。结果填入表２。Step５　重复Stｅp1~Stｅp4。直到表2填满。表2频率，Ｈz１4８1２162０25３0３5AStep6　按要求完成实验报告。4　实验报告要求:记录实验过程。根据表2绘制系统幅频曲线,并拟合出传递函数。问题:1)图49中的系统输出时速度，如果改为位移,那么系统的传递函数是什么?　2）上一个实验已经获得电机角速度相对于输入电压的传递关系。请再结合本实验的结果，推出小车速度与电机角速度的传递函数。已知电机每转一圈小车行走0．12１8m,　能否据此直接推出小车速度与输入电压的关系？电机角速度与小车速度之间的传递函数是否为一个纯比例环节,为什么？　　3）图48中为什么要形成闭环？该系统可否采用开环方式测量传递函数?七.小车控制系统设计、仿真和实施1实验目的：本实验为自主性实验,锻炼学生独立完成机电控制系统设计、仿真与实施的能力。2　实验装置:主计算机、从计算机、倒立摆实验装置、互联网3　实验内容：1）利用前面对电机——小车系统的传递函数辨识结果，设计控制器使系统的阶跃响应的超调量小于５%，调整时间小于0.2s.控制器的结构及控制方法自行选定。　2)应用所设计的控制器到实际的控制回路中进行实验，验证设计的有效性。4　实验报告要求:说明控制器结构、设计过程和仿真与实验结果。附录1控制柜使用说明控制柜前面板接通电源（总电源灯亮）；按下启动按钮；按下伺服ＯN按钮;出现异常,按下紧停按钮。图１控制柜前面板控制柜后面板1——控制柜风扇2——运动控制卡接线槽3、8、９——摆杆编码器接口4——限位开关接口5——电机编码器接口6——电机电源接口7——总电源插口和开关图2控制柜后面板附录2ＭATＬAB7.0安装要点1、安装MＡTLAＢ的同时要安装RTＷ相关的组件,其中包括：mａtlaｂ,　sｉmｕlink　,Ｃontrol　syｓtｅmtoｏlｂox,　Ｒeａｌ-TiｍeWorksｈop，SimＰowerＳystems，　xPCＴarget,ＳignａlPrｏceｓｓｉｎgToolｂｏx。最好全装。2、安装完成后，起动MＡＴLAB，输入日ｒｔwinｔgｔ　-ｉnstaｌl回车,选择y,完成RTW的安装。直到显示:ThｅRｅal-ＴiｍeＷiｎdows　Targｅtｋernel　ｈas　bｅensuccｅssｆuｌlｙｉnstallｅｄ.３、安装VC6.０。然后在Matlab中输入mｅx　–seｔup回车,选择VC所在的目录。>＞mｅｘ　-ｓetuｐＰlｅase　cｈoosｅyｏuｒ　coｍｐｉlerｆoｒｂｕildingexternａlinterfａce（MEX)　fｉlｅs：Would　yｏulikemex　ｔｏｌocａtｅinｓtａｌledcoｍｐiｌers[ｙ]／n？yＳelｅctacoｍpileｒ:［１]Digiｔal　Viｓual