本文格式為Word版，下載可任意編輯——工程測試試驗報告

華中科技大學機械學院

試驗二：球桿定位控制系統試驗

1.機械建模分析：

球桿定位系統是一個經典的控制理論數學模型，它具有物理模型簡單，概念明了，便于用控制理論算法進行控制的特點，系統給出一個相對簡單的模型。

鋼球在滑道加速滾動的力是小球的重力在同滑道平行方向上的分力與摩擦力的合力。鋼球滾動的動力學方程，鋼球在滑道上滾動加速度：

a=μgcosα-gsinα

其中?為鋼球與軌道之間的摩擦系數，而?為滑道與水平面之間的夾角。

為了簡化系統模型，考慮到摩擦系數比較小，摩擦力可以忽略不記，因此，其基本的數學模型轉換成如下公式：

..

Mx=mgsinα

當?(ssGetPWork(S)[0]);//GetdataaddressesofI/O

InputRealPtrsTypeu=ssGetInputPortRealSignalPtrs(S,0);real_T*y=ssGetOutputPortRealSignal(S,0);//

//CallAddTomethodandreturnpeakvalue//y[0]=da->AddTo(*u[0]);

//shortval_ad;shortAD_No;WORDadr_AD;AD_No=*u[0];adr_AD=0;

if(AD_No==2)adr_AD=0x23e;if(AD_No==5)adr_AD=0x241;if(adr_AD!=0){TS_GetIntVariable(adr_AD,val_ad);*y=400.00*((float)(unsignedshort)val_ad/65535.00);}

20

華中科技大學機械學院

總結：

1.收獲與心得體會:

本次試驗我們選到的題目是噪聲的測量與聲頻分析，試驗中我們的思想是先通過Simulink調用采集卡采集噪聲信號，再將采集噪聲傳到Matlab工作空間，運行聲頻分析進行濾波后獲取噪聲波形及相應的頻譜。試驗過程中我們遇到大量問題，界面設計是我們經過多方修改，最終定下最終這個方案，采集原始信號并做頻譜分析，然后進行濾波并獲得頻譜，觀測兩者差異。濾波子程序進過多方設計修改，然后在試驗室現場調試，選取適合截止頻率，獲得理想波形信號。通過噪聲測量及聲頻分析試驗，我們了解并熟悉了Matlab中界面設計的兩種基本方法，試驗中，我們是通過編寫代碼實現的，我們還學到了如何利用Simulink搭建模型實現硬件和軟件的交互，通過試驗我們深刻體會到Matlab是一個功能十分強大的軟件，但是她的大量東西對于我們一個初學者是十分困難的，試驗實踐中需要我們付出時間去熟悉，去認真思考，去實際操作，從基礎開始學習，認真走好每一步，才能順利完成試驗。通過這學期的工程測試綜合試驗，經過前面噪聲信號的采集測試與頻譜分析試驗，我們還進行了球桿定位控制系統試驗，首先搭建曲柄運動的速度、加速度位置控制系統，及小球位置采集系統，并且通過試驗對小球的水平位置進行判定，通過該試驗對機械機構，電氣機構及傳感器在工程中的運用有了進一步的認識。最終，我們在黃老師的指導下，對以上幾個系統組合，建立PID控制器--控制小球在球桿的某個位置的Simulink控制模型，并通過調理測試實現了小球的位置控制。

31

華中科技大學機械學院

通過一系列試驗，在黃老師的耐心輔導下，我們進一步了解了MATLAB這一強大的數學工具在工程中的應用，對工程測試知識在工程實際中的應用有了更深一層的認識，同時深刻認識到自己知識的匱乏，衷心感謝黃老師的指導！

2.分工：

雷翔：matlab界面編寫，數據采集濾波程序的編寫和解釋，simulink仿真模型調試運行潘緒文：matlab界面編寫，波形濾波程序設計，試驗報告及總結閆學文：球桿控制試驗的搭建運行調試，simulink仿真模型運行

32

華中科技大學機械學院

//#ifndefWIN32

//#error\//#endif

#include\

#defineS_FUNCTION_LEVEL2

#defineS_FUNCTION_NAMEMove_Abs

//Needtoincludesimstruc.hforthedefinitionoftheSimStructand//itsassociatedmacrodefinitions.#include\

#include\

//#include\

#pragmacomment(lib,\#pragmawarning(disable:4761)

#defineIS_PARAM_DOUBLE(pVal)(mxIsNumeric(pVal)

ssSetNumSFcnParams(S,0);

//ParametermismatchwillbereportedbySimulink

if(ssGetNumSFcnParams(S)!=ssGetSFcnParamsCount(S)){return;}

//SpecifyI/O

if(!ssSetNumInputPorts(S,3))return;for(i=0;i(ssGetPWork(S)[0]);//GetdataaddressesofI/O

InputRealPtrsTypeu=ssGetInputPortRealSignalPtrs(S,0);real_T*y=ssGetOutputPortRealSignal(S,0);//

//CallAddTomethodandreturnpeakvalue//y[0]=da->AddTo(*u[0]);

//shortrtn;FILE*pfile;

pfile=fopen(\

fprintf(pfile,\fprintf(pfile,\fprintf(pfile,\

rtn=TS_MoveAbsolute(*u[0],*u[1],*u[2],UPDATE_IMMEDIATE,FROM_REFERENCE);

//rtn=TS_MoveAbsolute(2000,5,0.01,UPDATE_IMMEDIATE,FROM_REFERENCE);

fprintf(pfile,\fclose(pfile);

//}//Function:mdlTerminate=====================================================//Abstract:

//Inthisfunction,youshouldperformanyactionsthatarenecessary//attheterminationofasimulation.Forexample,ifmemorywas

28

華中科技大學機械學院

//allocatedinmdlStart,thisistheplacetofreeit.staticvoidmdlTerminate(SimStruct*S){

//RetrieveanddestroyC++object

//DoubleAdder*da=static_cast(ssGetPWork(S)[0]);//deleteda;}

//RequiredS-functiontrailer

#ifdefMATLAB_MEX_FILE/*IsthisfilebeingcompiledasaMEX-file?*/#include\/*MEX-fileinterfacemechanism*/#else

#include\