位置随动系统建模与性能分析MATLAB实例

本篇文档是关于位置随动系统建模及其时域特性的详细分析教程，适用于自动化学院的相关课程设计任务。主要涉及以下几个关键知识点： 1. **系统模型建立**： - 任务要求学生首先分析给定的随动系统，该系统包括测速发电机TG与伺服电机SM共轴连接，右侧电位器与负载共轴。放大器、电桥和电机的增益分别为Ka=40、5Kε和2tk，系统元件如电阻Ra=6Ω，电感La=10mH，转动惯量J=0.006kg.m²，摩擦系数f=0.2Nms，减速比i=10。学生需要计算系统的传递函数，并绘制系统结构图和信号流图。 2. **传递函数与闭环分析**： - 学生需求出系统各个部分的传递函数，进一步得到闭环传递函数。这涉及到数学模型的建立，可能包括微分方程或传递函数矩阵的求解。 3. **根轨迹分析**： - 要求在Matlab环境中，随着放大器增益Ka从0到无穷大变化，绘制相应的根轨迹图，展示系统稳定性与增益之间的关系。 4. **性能指标计算**： - 当Ka等于10时，学生需要进行更深入的性能分析，包括单位阶跃响应曲线的绘制，以及超调量、峰值时间、调节时间和稳态误差的计算。通过这些数值，可以评估系统的动态性能。 5. **阻尼比与性能优化**： - 在阻尼比为0.7的情况下，学生需找出对应的Ka值，然后与之前的结果进行对比分析，探讨阻尼比对系统稳定性和响应速度的影响。 6. **课程设计说明书**： - 最后，学生需撰写完整的课程设计说明书，包括分析和计算的过程描述，可能包含Matlab源代码或Simulink仿真模型的详细步骤。说明书需遵循教务处的标准格式，确保清晰易懂。 整个课程设计围绕位置随动系统的核心特性展开，旨在通过理论分析和实践操作，提升学生的系统建模、仿真工具使用以及性能分析能力。完成这项任务有助于加深对自动控制系统原理的理解，并培养实际问题解决的能力。