Matlab结构图控制系统仿真

图5. 利用

SIMULINK仿

4. 建立如图11-54所示的仿真模型，其中PID控

制器采用Simulink子系统封装形式，其内部

结构如图11-31（a)所示。试设置正弦波信号

幅值为5、偏差为0、频率为10πHz\始终相位

为0，PID控制器的参数为Kp=10.75、

Ki=1.2、Kd=5，采用变步长的ode23t算法、

仿真时间为2s，对模型进行仿真。

（6)观察仿真结果。系统放着结束后，双击仿真模型中的示波器模块，得到仿真结果。单击示波器窗口工具栏上的Autoscale按钮，可以自动调整坐标来

使波形刚好完整显示，这时的波形如图所示。

图3

2. 题操作步骤如下：

(1） 打开一个模型编辑窗口。

(2） 将所需模块添加到模型中。在模块库浏览器中单击Sources,将 Clock（时钟）拖到模型编辑窗口。同样，在User-Defined Functions（用户定义模块库）中把Fcn(函数模块）拖到模型编辑窗口，在Continuous（连续系统模块库）中把

Integrator（积分模块）拖到模型编辑窗口，在Sinks中把Display模块编辑窗口。

(3） 设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。双击Fcn模块，打开Function Block operations中把Add模块拖到模型编辑窗口，在Sinks中把Scope模块拖到模型编辑窗口。

（3） 设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。先双击各个正弦源，打开其Block Parameters对话框，分别设置Frequency（频率）为2*pi、

6*pi、10*pi、

14*pi、18*pi，设置Amplitude（幅值）为1、1/3、1/5、1/7和1/9，其余参数不改变。对于求和模块，將符号列表List of signs设置为

+++++。

（4） 设置系统仿真参数。单击模型

Parameters:Fcn对话框，在Expression文本框中输入u*log(1+u），如图所示。其余模块参数不用设

置。

图4

设置模块参数后，用连线将各个模块连接起来组成仿真模型，如图所示。

图5

5. 题操作步骤如下：

该题与1题很像，这里不再叙说。

但需要注意：因为没有余弦波，所以需要将正弦波的相位修改pi/2。

x(t)仿真模型：如图9，仿真结果：如图10

图9编辑窗口SIMULINK 菜单中的Configuration Parameters命令，打开仿真参数设置对话框，选择Solver 选项卡。在Start time和Stop time 两个编辑框内分别设置起始时间为0，停止时间为1秒。把算法选择中的Type设为Fixed-step（固定补步长算法），并在其左右栏的具体算法框选择

ode5（Dermand-Prince），即5阶Runge-Kutta算法，再把Fixed step size设置为0.001秒。

（5） 开始系统仿真。单击模型编辑窗口中的Start simulation按钮或选择模块编辑窗口

图10

6. 题操作步骤如下：

经整理得传递函数：

在Continuous模块库中有标准的传递函数（Tranfer Fcn)模块可供调用。于是，就可以构建求解微分方程的模型并仿真。

（1） 根据系统传递函数构建如图9所示的仿真模

型。

图11

模型中各个模块说明如下：

①u（t)模块：设置Step time为0.

②G(s)模块：双击Transfer Fcn模块，弹出其参数设置对话框，在分子、分母栏中填写所需的系列，如图10所示。SIMULINK菜单中的Start命令开始系统仿真。

2

（4）设置系统仿真参数。单击模型编辑窗口SIMULINK 菜单中的Configuration Parameters命令，打开仿真参数设置对话框，选择Solver 选项卡。在Start time和Stop time 两个编辑框内分别设置起始时间为0，停止时间为1秒。把算法选择中的Type设为Fixed-step（固定补步长算法），并在其左右栏的具体算法框选择

ode5（Dermand-

Prince），即5阶Runge-Kutta算法，再把Fixed step size设置为0.001秒。

(5)开始系统仿真。单击模型编辑窗口中的Start simulation按钮或选择模块编辑窗口SIMULINK菜单中的Start命令开始系统仿真。

（6）观察仿真结果。系统仿真结束后，显示模块Display显示仿真结果为0.25。

3.题操作步骤如下：

先建立PID控制器的模型，如图6所示。注意，模型中含有3个变量Kp、Ki和Kd，仿真时这些变量应该在MATLAB工作空间中赋值。

选中模型中所有

模块，使用模型编

辑窗口Edit菜单中

的

CreateSubsystem

命令建立子系统，

模型将被一个Subsystem模块取

代，如图所示。若

双击该Subsystem

模块，则打开原来

的子系统内部结构

窗口，如图7所

示。

图6 图7

4.题操作步骤如

下：

先建立PID控制

器的模型，如图1

所示。注意，模型

中含有3个变量

Kp、Ki和Kd，仿真

时这些变量应该在MATLAB工作空间中

赋值。

点击Start simulation，在点击scope查看结果，如下：

图8

（2）设置系统参数，这里不再说明。

（3）启动仿真，可在示波器窗口中如下所示结果。

【实验心得】

通过本次实验我了解了SIMULINK 动态仿真和具体操作，通过本实验我