MATLAB论文-MATLAB与VC混合编程技术在数控机床动态特性监测分析中的应用.doc
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4、08自动化学号:姓名:张鹏1MATLAB简介 1.1 MATLAB 概述MATLAB 最初是作为矩阵实验室(Matrix Labora2tory) 用来提供通往LINPACK和EISPACK矩阵软件包接口的。后来,它逐渐发展成为通用科技计算和图视交互系统的程序语言,其数据的基本单元是矩阵。它的指令表达与数学、工程中常用的习惯形式十分相似,从而使许多用C 或Fortran 实现起来十分复杂和费时的问题用MATLAB 就可以轻松地解决。MAT2LAB 的典型应用包括:数学计算、算法研究、数据分析和计算结果可视化、建模与仿真等。1.2 MATLAB的特点MATLAB 有三大特点:一是功能强大。主要包
5、括数值计算和符号计算、计算结果和编程可视化、数学和文字统一处理、离线和在线计算。二是界面友好,编程效率高。MATLAB 是一种以矩阵为基本单元的可视化程序设计语言,语法结构简单,数据类型单一,指令表达与标准教科书的数学表达式相近。三是开放性强。MATLAB 有很好的可扩充性,可以把它当成一种更高级的语言去使用。使用它很容易编写各种通用或专用应用程序。 1.3 MATLAB 的图像处理工具概述MATLAB6. 1(R12. 1) 提供了20 类图像处理函数,涵盖了图像处理的包括近期研究成果在内的几乎所有的技术方法,是学习和研究图像处理的人员难得的宝贵资料和加工工具箱。这些函数按其功能可分为:图像
6、显示;图像文件I/ O ;图像算术运算;几何变换;图像登记;像素值与统计;图像分析;图像增强;线性滤波;线性二元滤波设计;图像去模糊;图像变换;邻域与块处理; 灰度与二值图像的形态学运算;结构元素创建与处理;基于边缘的处理; 色彩映射表操作;色彩空间变换;图像类型与类型转换。 1.4 线性控制系统的分析1控制系统的计算机辅助控制系统的计算机辅助技术是一门以计算机为工具进行的的控制系统设计分析的技术。20世纪80年代后,基于MATLAB的仿真软件包Simulink成为控制系统设计仿真软件中最受欢迎的软件系统。2利用Simulink进行线性控制系统的时域分析时域分析方法是经典控制理论中常用并且实用
7、的方法。这种方法主要用控制系统对阶跃信号的响应曲线来了解系统的动态特性,借助Simulink的分析,我们可以分析并观察到简单二阶系统的阶跃信号曲线。 例1:二阶系统的闭环传递函数可以写成如下形式 G(s)=其中:为阻尼比,n表示无阻力情况下的震荡频率。随着阻尼比的不同,系统闭环极点的位置也不同,从而有不同的祝你特性:当01时,为欠阻尼情况当=1时,为临界阻尼情况当1,过阻尼情况当=0,无阻尼情况为了能够演示这四种情况,在n=1即无阻力情况下的震荡频率为1Hz的情况下,去=0,0.4,0.8,1.0,1.4五种情况,对二阶系统的闭环传递用simulink进行仿真。仿真的框图如下:用step产生阶
8、跃信号,并把初始阶跃时间设置为1;用多个transfer Fcn表示在取不同值的时候的二阶系统闭环函数;Mux模块将5个取值情况下产生的信号整合,同时发送给scope示波器。仿真结果如下:从仿真的结果来看,二阶系统随着阻尼比的减小,震荡的幅度越来越大,在无阻尼情况下出现了等幅振荡,而在过阻尼情况下,二阶系统的过渡曲线单调上升。在=0.4到0.8时,系统的过渡过程不仅具有较短的响应时间,而且振荡幅值较小,这是二阶系统一般的理想工作状态。2MATLAB与VC混合编程技术在数控机床动态特性监测分析中的应用2.1 数控机床动态特性监测分析系统介绍图1为机床状态测试分析系统工作流程图,通过传感器获取运行
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