实验二 Simulink仿真环境
第2章Simulink仿真入门
第2章Simulink仿真⼊门第2章Simulink仿真⼊门Simulink是基于MATLAB的图形仿真设计环境。
它⽀持：1、线性和⾮线性系统；2、连续时间系统、离散时间系统；3、多进程的。
使⽤图形的系统模块对动态系统进⾏描述，并在此基础上采⽤MATLAB引擎对动态系统在时域进⾏求解。
MATLA计算引擎主要对系统微分⽅程和差分⽅程求解。
MATLAB主要求解的是数值解。
1) SIMULINK重要求解常微分⽅程等，求解这些问题的解主要⽤到数值计算⽅法，那么数值解和通常所说的解析解有什么不同？（什么是数值解）1. 解析解：所谓的解析解是⼀种包含分式、三⾓函数、指数、对数甚⾄⽆限级数等基本函数的解的形式。
⽤来求得解析解的⽅法称为解析法〈analytic techniques、analytic methods〉，解析法即是常见的微积分技巧，例如分离变量法等。
解析解为⼀封闭形式〈closed-form〉的函数，因此对任⼀独⽴变量，我们皆可将其带⼊解析函数求得正确的相依变量。
2. 数值解：当⽆法借由微积分技巧求得解析解时，这时便只能利⽤数值分析的⽅式来求得其数值解了。
数值⽅法变成了求解过程重要的媒介。
在数值分析的过程中，⾸先会将原⽅程式加以简化，以利后来的数值分析。
例如，会先将微分符号改为差分符号等。
然后再⽤传统的代数⽅法将原⽅程式改写成另⼀⽅便求解的形式。
这时的求解步骤就是将⼀独⽴变量带⼊，求得相依变量的近似解。
因此利⽤此⽅法所求得的相依变量为⼀个个分离的数值〈discrete values〉，不似解析解为⼀连续的分布，⽽且因为经过上述简化的动作，所以可以想见正确性将不如解析法来的好。
2.1simulink基本操作上机操作，主要包括：*模块的操作：选择（⼀个或多个）模块标签*信号线：模块间连接；线段的移动；节点的移动；分⽀信号线、删除信号线，信号线标签，信号线的折叠2.2 运⾏仿真及参数简介仿真前，必须对各种参数进⾏配置。
实验二、SIMULINK仿真(报告完整版)
由两种方法可以看出，运用函数编程编写代码进行试验时比较麻烦，调试比较
麻烦，但是运用 SIMULINK 模型来搭建系统，可视化比较好，而且在调试参数 时可以很简单的进行调整，即调试系统是比较简单。
SIULINK 模型与现实中的方框图的整体结构很相似，运用起来更加简单。因此在
进行控制模型调试过程最好运用 SIMULINK 方法。 3. 蹦极跳的数学模型为：
系统的 SIMULINK 模型如图(9)所示：
图(9)
x(t),x'(t)的曲线波形如图(10)所示：
图(10)
4. 建立单闭环调速系统的 SIMULINK 模型，并对 PID 控制器进行封装和对 P,I,D 参数进行设置。
单闭环调速系统的 SIMULINK 模型如图(11)所示，其中各个模块的参数可以再模
图(5)
(2)将(1)中的开环传递函数转换为状态空间模型。
实验代码：
[A,B,C,D]=tf2ss(1,[1 0.6 0])
执行结果：
A = -0.6000 1.0000 B = 1 0 C = 0 0
0 D = 0
1
2. 系统的微分方程为： x x(r ay ) y y (d bx) 设 r=1,d=0.5,a=0.1,b=0.02,x(0)=25,y(0)=2 1） 利用 MATLAB 所提供的函数，编写求解上述微分方程的 M 文件，求出 x(t),y(t)；
mx mg b( x) x a1 x a2 x x
Kx x 0 b( x ) x0 0 其中 m 为物体的质量，g 为重力加速度，x 为物体的位置，第二项表示绳索的 弹力，K 为绳索的弹性系数，第三项和第四项表示空气的阻力。 设蹦极者的初始位置为 x(0)= -30, 起始速度为 x(0)'=0; 其余的参数为 a1=a2=1, m=70mg,g=10m/s2.试建立系统的 SIMULINK 模型，并给出 x(t),x'(t)的曲线波形
SIMULINK仿真实验
SimuLink 仿真二阶微分方程的求解专业：信息****** 1031020118****** 1031020124****** 1031020217指导老师：***日期：2012—12—25题目：二阶微分方程的求解一、实验目的1、熟悉Simulink 基本用法。
2、了解simulink 的一些模块的意义。
3、掌握模块的选取、复制、删除操作。
4、学会simulink 模块的连接以及模块参数的设置。
二、实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件环境三、实验内容1、求解二阶微分方程x(t)0.4x(t)0.9x(t)0.7u(t)++=的方程解，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
2 、求解二阶微分方程x(t)0.2x(t)0.4x(t)0.2u(t)++=，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
3、求解二阶微分方程x(t)0.5x(t)0.8x(t)0.9u(t)++=的解x(t)；其中初值为 ，并且 是一个余弦信号。
四、实验过程1、求解二阶微分方程x(t)0.4x(t)0.9x(t)0.7u(t)++=的方程解，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
1.1）用matlab 求解此二阶微分方程：在matlab 中输入程序： syms t y;u=sin(t); uu=0.7*u;y=dsolve(['D2y+0.4*Dy+0.9*y=',char(uu)]);程序运行结果：y =exp(-1/5*t)*sin(1/10*86^(1/2)*t)*C2+exp(-1/5*t)*cos(1/10*86^(1/2)*t)*C1-7/17*sin(t)-28/17*cos(t) 1.2）利用simulink 求解此二阶微分方程x(0)1x(0)3=⎧⎨=⎩u(t)cos(t)=1.21使用simulink创建微分方程：创建m文件：function Ts=yuejiewqqt=0:.1:20;y=heaviside(t);Ts=[t',y'];用Simulink做所得模块：1.22设置模块属性：设置模块pulse的模块属性：设置模块add的模块属性：1.23 运行simuliksimulink结果运行图：2、求解二阶微分方程x(t)0.2x(t)0.4x(t)0.2u(t)++=，其中u(t)是脉冲信号。
实验二 典型环节的模拟与仿真
1 t (1-12) T 特点： 输出量不但与输入量的积分成正比例， 当输入消失， 输出具有记忆功能。 具备比例环节与积分环节的共同优点。比例反映系统“快速性” ，而“积分”则 反映系统“过去”的所有变化。 4、惯性（T）环节。
其结构图如图 16-7 所示。 其传递函数为：
Ui(s)
K Ts+1
UO(s)
U 0 (S ) K = U i ( S ) TS + 1
(1-13)
图 16-7 惯性 （ T） 环节
惯性环节的模拟电路如图 16-8 所示,
R1
其传递函数为：
Ui(s)
R0
+
C
100k 100k
+
UO(s)
U 0 (S ) R /R = 1 0 U i ( S ) R1CS + 1
比较式(1-13)和(1-14)得
R1
C1
R2 C2 R3
Ui(s) R0
100k
+
100k
+
UO(s)
图 16-12
比例积分微分（PID）环节的模拟电路
其传递函数为
U 0 ( S ) R1 + R2 R C R C S +1 1 = + + 2 2⋅ 1 1 U i (S ) R0 R0 C1 S R0 C1 R3C 2 S + 1
U 0 ( s ) s 2 + 21s + 10 = U i ( s) s 2 + 10 s
在 MATLAB 的 simulink 环境下,作出如下结构图 16-13、并仿真。
图 16-13
各个环节仿真结构图
仿真结果如图 16-14 典型环节仿真结果图
实验二--基于simulink的2ASK数字调制与解调的仿真
实验二 基于simulink 的2ASK 有扰通信系统仿真一、实验目的1、熟悉2ASK 系统的调制、解调原理2、进一步熟悉MATLAB 环境下的Simulink 仿真平台3、提高学生分析问题和解决问题的能力二、实验原理1、2ASK 调制原理a)2ASK 的时间波形振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。
当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。
设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P ，发送1符号的概率为1-P ，且相互独立。
该二进制符号序列可表示为)()(S nn nT t g a t s -=∑其中，⎩⎨⎧=P -P 110发送概率为发送概率为n a T s 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为T s 的矩形脉冲:⎩⎨⎧≤≤=其他001)(s T t t g则二进制振幅键控信号可表示为t nT t g a t t s t s c s n n c ASK ωωcos )(cos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==∑ 典型波形如图1-1所示图1-1 典型2ASK 波形由图1-1可以看出，2ASK 信号的时间波形e 2ASK (t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK 信号）。
b)2ASK 信号的功率谱密度由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程，所以调制后的二进制数字信号也是一个随机过程，因此在频率域中只能用功率谱密度表示。
2ASK 信号功率谱密度的特点如下：(1)由连续谱和离散谱两部分构成，连续谱由调制信号g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定；(2)已调信号波形的带宽是基带脉冲波形带宽的2倍。
2ASK 信号功率谱密度推导：设调制信号s(t)为单极性不归零码，码元间隔为T s ，高电平设为A ，低电平为0，则)(t s 的功率谱)(f P s 为 )(4)(4)(222f A fT Sa T A f P s s s δπ+= 已调信号为t nT t g a t t s t s c S n n c ASK ωωcos )(cos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==∑，其功率谱为[])()(16)()(sin )()(sin 16)(2222c c s c s c s c s c s e f f f f A T f f T f f T f f T f f T A f P -+++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--+++=δδππππ图1-2 2ASK 信号的功率谱密度示意图图中，sb T f 1=，为调制信号s(t)的带宽，数值上也等于码元速率。
MATLABSimulink和控制系统仿真实验报告
MATLAB/Simulink与控制系统仿真实验报告姓名：喻彬彬学号：K031541725实验1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立一、实验目的1、掌握MATLAB/Simulink 仿真的基本知识；2、熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。
二、实验设备电脑一台；MATLAB 仿真软件一个三、实验内容1、熟悉MATLAB/Smulink 仿真软件。
2、一个单位负反馈二阶系统，其开环传递函数为210()3G s s s =+。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
3、某控制系统的传递函数为()()()1()Y s G s X s G s =+，其中250()23s G s s s+=+。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
4、一闭环系统结构如图所示，其中系统前向通道的传递函数为320.520()0.11220s G s s s s s+=+++，而且前向通道有一个[-0.2，0.5]的限幅环节，图中用N 表示，反馈通道的增益为1.5，系统为负反馈，阶跃输入经1.5倍的增益作用到系统。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。
五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。
题1、（1）利用Simulink的Library窗口中的【File】→【New】，打开一个新的模型窗口。
（2）分别从信号源库（Sourse）、输出方式库（Sink）、数学运算库（Math）、连续系统库（Continuous）中，用鼠标把阶跃信号发生器（Step）、示波器（Scope）、传递函数（Transfern Fcn）和相加器（Sum）4个标准功能模块选中，并将其拖至模型窗口。
实验二典型系统的时域响应分析实验仿真报告答案分析解析
实验二典型系统的时域响应分析实验仿真报告答案分析解析Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】实验二典型系统的时域响应分析1. 实验目的1) 通过用MATLAB 及SIMULINK 对控制系统的时域分析有感性认识。
2) 明确对于一阶系统，单位阶跃信号、单位斜坡信号以及单位脉冲信号的响应曲线图。
3) 对于二阶系统阶跃信号的响应曲线图以及不同阻尼比、不同自然角频率取值范围的二阶系统曲线比较图。
4) 利用MATLAB 软件来绘制高阶控制系统的零极点分布图，判断此系统是否有主导极点，能否用低阶系统来近似，并将高阶系统与低阶系统的阶跃响应特性进行比较5）编制简单的M文件程序。
2. 实验仪器PC计算机一台，MATLAB软件1套3. 实验内容1）一阶系统的响应（1) 一阶系统的单位阶跃响应在SIMULINK 环境下搭建图1的模型，进行仿真，得出仿真曲线图。
理论分析：C（s）=1/[s+1)]由拉氏反变换得h(t)=1-e^(-t/ (t>=0)由此得知，图形是一条单调上升的指数曲线，与理论分析相符。
（2) 一阶系统的单位斜坡响应在SIMULINK 环境下搭建图2的模型，将示波器横轴终值修改为12进行仿真，得出仿真曲线图。
理论分析：C （s ）=1/[s^2(4s+1)]可求的一阶系统的单位斜坡响应为c(t)=(t-4)+4e^(-t/4)e(t)=r(t)-c(t)=4-4e^(-t/4) 当t=0时，e(t)=0,当趋于无穷时，误差趋于常值4.3） 一阶系统的单位脉冲响应在medit 环境下，编译一个.m 文件，利用impulse （）函数可以得出仿真曲线图。
此处注意分析在SIMULINK 环境中可否得到该曲线图。
理论分析：C （s ）=5/+2)=(5/2)/+1)可求的g(t)=^(-t/,是一个单调递减的函数。
两种环境下得到的曲线图不一致。
2）二阶系统的单位阶跃响应二阶系统的闭环传递函数标准形式为 其阶跃响应可以分以下情况解出①当0=ζ时，系统阶跃响应为 )cos(1)(t t c n ω-=②当10<<ζ时，系统阶跃响应为 )sin(111)(2θωζζω+--=-t e t c d tn其中ζζθ/121-=-tg ，21ζωω-=n d③当1=ζ时，系统阶跃响应为 t n n e t t c ωω-+-=)1(1)(④当1>ζ时，系统阶跃响应为 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=21221121)(λλζωλλt t ne e t c 其中121---=ζζλ，122-+-=ζζλ （1）自然角频率1=n ω选取不同阻尼比=ζ0,,,,,,，用MATLAB 得到二阶系统阶跃响应曲线。
通信系统的Simulink仿真
实验三通信系统的Simulink仿真一、实验目的1、提高独立学习的能力；2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力；，3、学习用Matlab simulink实现通信系统的仿真的使用；4、掌握数字载波通信系统的基本原理。
二、实验原理1. Simulink简介Simulink是Matlab中的一个建立系统方框图和基于方框图的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真和仿真结果可视化分析的软件包。
Simulink采用基于时间流的链路级仿真方法，将仿真系统建模与工程中通用的方框图设计方法统一起来，可以更加方便地对系统进行可视化建模，并且仿真结果可以近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，使系统设计、仿真调试和模型检验工作大为简便。
SIMULINK 模型有以下几层含义：(1)在视觉上表现为直观的方框图；(2)在文件上则是扩展名为mdl 的ASCII代码；(3)在数学上表现为一组微分方程或差分方程；(4)在行为上则模拟了实际系统的动态特性。
SIMULINK 模型通常包含三种“组件”：(1)信源（ Sources）：可以是常数、时钟、白噪声、正弦波、阶梯波、扫频信号、脉冲生成器、随机数产生器等信号源；(2)系统（ System）：即指被研究系统的SIMULINK 方框图；(3)信宿（ Sink）：可以是示波器、图形记录仪等。
2. 通信常用模块库及模块编辑功能简介通信中常用的MATLAB工具箱有：Simulink 库，Communications Blockset（通信模块集），DSP Blockset （数字信号处理模块集）。
其中对单个模块的主要编辑功能如下：1) 添加模块:模块库中的模块可以直接用鼠标进行拖曳（选中模块，按住鼠标左键不放）而放到模型窗口中进行处理；2) 选取模块；3) 复制与删除模块；4) 模块名的处理模块命名：先用鼠标在需要更改的名称上单击一下，然后直接更改即可。
simulink仿真实验报告
simulink仿真实验报告Simulink 仿真实验报告引言：Simulink 是一种常用的建模和仿真工具，它可以帮助工程师们在设计和开发过程中进行系统级建模和仿真。
本文将通过一个实际的仿真实验来展示 Simulink 的应用。
一、实验背景在现代工程领域中，系统的建模和仿真是非常重要的一步。
通过仿真实验，我们可以在实际制造之前对系统进行测试和优化，节省了时间和成本。
本实验的目标是使用 Simulink 对一个电机驱动系统进行建模和仿真，以验证其性能和稳定性。
二、实验步骤1. 系统建模在 Simulink 中，我们首先需要将电机驱动系统进行建模。
我们可以使用Simulink 提供的各种组件来构建系统模型，例如传感器、控制器、电机等。
在本实验中，我们将使用 PID 控制器来控制电机的转速。
2. 参数设置在建模过程中，我们需要设置各个组件的参数。
例如，我们需要设置 PID 控制器的比例、积分和微分系数，以及电机的转动惯量和阻尼系数等。
这些参数的设置将直接影响系统的性能。
3. 仿真运行在模型建立和参数设置完成后，我们可以进行仿真运行。
通过设置仿真时间和输入信号，我们可以观察系统在不同条件下的响应情况。
例如，我们可以通过改变输入信号的频率和幅度来测试系统的稳定性和鲁棒性。
4. 结果分析仿真运行完成后，我们可以分析仿真结果。
通过观察输出信号的波形和频谱，我们可以评估系统的性能和稳定性。
例如，我们可以计算系统的响应时间、超调量和稳态误差等指标，以评估系统的控制效果。
三、实验结果在本实验中，我们成功建立了一个电机驱动系统的 Simulink 模型，并进行了仿真运行。
通过观察仿真结果，我们发现系统在不同输入信号条件下的响应情况。
在一些情况下，系统的响应时间较短，稳态误差较小，表现出良好的控制效果。
然而，在一些极端情况下，系统可能出现超调或不稳定的现象，需要进一步优化参数和控制策略。
四、实验总结通过本次仿真实验，我们深入了解了 Simulink 的应用和优势。
实验二--基于simulink的2ASK数字调制与解调的仿真
实验二 基于simulink 的2ASK 有扰通信系统仿真一、实验目的1、熟悉2ASK 系统的调制、解调原理2、进一步熟悉MATLAB 环境下的Simulink 仿真平台3、提高学生分析问题和解决问题的能力二、实验原理1、2ASK 调制原理a)2ASK 的时间波形振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。
当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。
设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P ，发送1符号的概率为1-P ，且相互独立。
该二进制符号序列可表示为)()(S nn nT t g a t s -=∑其中，⎩⎨⎧=P -P 110发送概率为发送概率为n a T s 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为T s 的矩形脉冲:⎩⎨⎧≤≤=其他001)(s T t t g则二进制振幅键控信号可表示为t nT t g a t t s t s c s n n c ASK ωωcos )(cos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==∑ 典型波形如图1-1所示图1-1 典型2ASK 波形由图1-1可以看出，2ASK 信号的时间波形e 2ASK (t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK 信号）。
b)2ASK 信号的功率谱密度由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程，所以调制后的二进制数字信号也是一个随机过程，因此在频率域中只能用功率谱密度表示。
2ASK 信号功率谱密度的特点如下：(1)由连续谱和离散谱两部分构成，连续谱由调制信号g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定；(2)已调信号波形的带宽是基带脉冲波形带宽的2倍。
2ASK 信号功率谱密度推导：设调制信号s(t)为单极性不归零码，码元间隔为T s ，高电平设为A ，低电平为0，则)(t s 的功率谱)(f P s 为 )(4)(4)(222f A fT Sa T A f P s s s δπ+= 已调信号为t nT t g a t t s t s c S n n c ASK ωωcos )(cos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==∑，其功率谱为[])()(16)()(sin )()(sin 16)(2222c c s c s c s c s c s e f f f f A T f f T f f T f f T f f T A f P -+++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--+++=δδππππ图1-2 2ASK 信号的功率谱密度示意图图中，sb T f 1=，为调制信号s(t)的带宽，数值上也等于码元速率。
实验二 Simulink基本操作
实验二Simulink基本操作一、实验目的1、熟悉Simulink基本模块（信号发生器，数学模块，示波器）的使用。
2、掌握Simulink仿真参数的设置。
3、熟悉构建Simulink子系统。
4、学习自建模快的封装，帮助文档的编写。
5、掌握MATLAB命令窗口中运行Simulink。
二、实验指导原理1、使用Simulink进行建模和仿真的过程启动MATLAB之后，在命令窗口中输入命令“Simulink”或单击MATLAB工具栏上的Simulink图标，打开Simulink 模块库窗口。
在Simulink模块库窗口中单击菜单项“File | New | Model”，就可以新建一个Simulink 模型文件。
利用鼠标单击Simulink基础库中的子库，选取所需模块，将它拖动到新建模型窗口中的适当位置，如果需要对模型模块进行参数设置和修改，只需选中模型文件中的相应模块，单击鼠标右键，弹出快捷菜单，从中选取相应参数进行修改。
2、MATLAB命令窗口中运行Simulink。
若参数设置为变量，变量可先在MATLAB命令窗口中进行定义，并使用open，sim等命令直接运行信号。
然后在命令行提示符下输入>> a=1;b=1;open('s01.mdl');sim('s01.mdl');可得到同样的结果.3、子系统建立与封装首先将Simulink模块库中Ports & Subsystems子模块库中的Subsystem模块拖动到新建的模型文件窗口中，双击该Subsystem模块就会打开该子系统，其输入用In模块表示，输出用Out模块表示，一个子系统可以有多个输入、输出。
三、实验内容1、通过示波器观察1MHz，幅度为15mV 的正弦波和100KHz，幅度为5mV 的正弦波相乘的结果。
写出数学表达式。
通过使用三踪示波器同时观察1MHz、100KHz 正弦波以及相乘的结果。
(最新版)MATLAB实验报告
实验一典型环节的MATLAB仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。
3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。
以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：1）进入线性系统模块库，构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2）改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。
3）建立其它传递函数模块。
按照上述方法，在不同的simulink的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。
例：比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4）选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”，将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。
5）选择输出方式。
用鼠标点击simulink下的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。
Simulink仿真 实验报告
集美大学计算机工程学院实验报告一、实验目的：1.熟悉Simulink工作环境及特点2.掌握线性系统仿真常用基本模块的用法3.掌握Simulink的建模与仿真方法。
二、实验内容和步骤1.用信号发生器产生0.2Hz，幅度为1V的正弦波和方波信号，并通过示波器观察波形。
启动simulink->选择Blank Model->点击Library Browser选择输入源模块以及接收端模块选择Sources: Sine Wave作为输入源模块，并设置频率参数为2πf即0.4*pi，接收端选择Scope模块开始仿真选择Sources :Signal Generator: Square作为输入源，设置频率，选择示波器开始仿真问题1.1：请总结一下示波器的使用方法，有哪些主要参数需要设置？示波器的参数设置主要有：Number of input ports 这一项用来设置示波器的输入端口数Layout 这一个操作可以用来设置输出格式，比如同时输出三个不同的波形图Time span 这一项用来设置横坐标的长度Time display offset 用来设置横坐标的起始端点，通常都为0Y-Limits 用来设置纵坐标的最大最小值2.Simulink仿真实际应用1建立一个很小的系统，用示波器观察正弦信号的平方的波形，如图所示系统中所需的模块：正弦波模块、示波器模块。
正弦波仿真电路和参数如下：（在Scope的Parameters里面，把Number of Axes设为3，可以变成有3个输入端的示波器）正弦波1参数：1Hz，幅度为1v；正弦波2参数：1Hz，幅度为2v，通过示波器观察结果，写出数学表达式。
该题目需要将示波器的Number of Input Ports设置为3，并且通过设置Layout来改变示波器的输出格式问题2.1：改变两个正弦波的幅度和频率，观察输出的波形？问题2.2：通过m语言编程实现其波形，给出代码和显示图形。
Simulink系统仿真课程设计
Simulink系统仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Simulink的基本原理和功能，掌握Simulink的常用模块及其使用方法。
2. 学生能运用Simulink构建数学模型，实现对动态系统的仿真和分析。
3. 学生能掌握Simulink与MATLAB的交互操作，实现数据传递和模型优化。
技能目标：1. 学生具备运用Simulink进行系统仿真的能力，能独立完成简单系统的建模和仿真。
2. 学生能通过Simulink对实际工程问题进行分析，提出解决方案，并验证其有效性。
3. 学生具备团队协作能力，能与他人合作完成复杂系统的仿真项目。
情感态度价值观目标：1. 学生对Simulink系统仿真产生兴趣，提高对工程学科的认识和热爱。
2. 学生在仿真实践中，培养严谨的科学态度和良好的工程素养。
3. 学生通过课程学习，增强解决实际问题的信心，形成积极向上的学习态度。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识，培养学生运用Simulink进行系统仿真的能力。
学生特点：学生具备一定的MATLAB基础，对Simulink有一定了解，但实际操作能力较弱。
教学要求：注重理论与实践相结合，强化动手能力训练，培养学生解决实际问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，提高学生的综合素质。
通过课程学习，使学生能够独立完成系统仿真项目，并为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. Simulink基础操作与建模- 熟悉Simulink环境，掌握基本操作。
- 学习Simulink常用模块，如数学运算、信号处理、控制等模块。
- 结合教材章节，进行实际案例分析，让学生了解Simulink建模的基本过程。
2. 系统仿真与分析- 学习Simulink仿真参数设置，掌握仿真算法和步长设置。
- 利用Simulink对动态系统进行建模与仿真，分析系统性能。
- 结合实际案例，让学生通过仿真实验，掌握系统性能分析方法。
实验二 利用Simulink生成系统及波形仿真
实验二 利用Simulink 生成系统及波形仿真一、实验目的：1、学习使用MATLAB 附带的Simulink 软件做系统仿真实验。
2、研究矩形脉冲通过RC 低通网络的波形变化。
3、验证AM-SC 调制解调的过程。
二、实验原理：1、RC 低通网络的系统函数为RCj RC j H 11)(+=ωω ,这里的时间常数为RC=0.1s ，这个数值不同，输出波形会随之变化。
引入a=1/RC ，得到： H(jw)=a/( a+jw)激励号v 1(t)的傅里叶变换式为V 1( t )=E /jw*(1-e -jw τ)＝E τsin(w τ/2)/( w τ/2)*e -jw τ/2得到响应v 2(jw)的傅里叶变换：V 2(jw)=H(jw)V 1(jw)=a/(a+jw)[2E τsin(w τ/2)/w τ]e -(jw τ/2)=|V 2(jw)|ej ψ2(w)其中|V 2(jw)|=2αE|sin(w τ/2)|/w(a 2+w 2)1/2ψ2(w)={-[w τ/2+arctan(w/a)] ±π-[w τ/2+arctan(w/a)] 2（2n+1）π/τ<|w|<2(2n+1) π/τ【4n π/τ<|w|<2(2n+1)π/τ】 （ n=0、1、2·····）于是有v 2(t)=E[u(t)-u(t-τ)]-E[e _at u(t)-e -a(t-τ)u(t-τ)]=E(1-e -at )u(t)-E[1-e -a(t-τ)]u(t-τ) 2、调制只是频谱搬移，不改变带宽。
载波信号为cos(w 0t),将调制信号g(t),与cos(w 0t)进行时域相乘，得到f(t)=g(t)cos(w 0t),所以f(t)的傅里叶变换为F(w)=1/2πG(w)*[ πδ(w+w 0)+ πδ(w-w 0)]=1/2[G(w+w 0)+G(w-w 0)],可见信号调制只是将信号左右平移w 0，系数同时乘以0.5，等到已调信号的频谱F （w ）。
自动控制原理simulink实验指导
自动控制原理上机实验指导书王芳、杨志超编写南京工程学院电力工程学院二〇〇七年二月目录Simulink仿真集成环境简介 (2)实验一典型环节的性能分析 (11)实验二二阶系统的性能分析 (14)实验三自动控制系统的稳定性和稳态误差分析 (17)实验四自动控制系统根轨迹的分析 (22)实验五自动控制系统的频域分析 (27)实验六控制系统的校正及设计 (32)实验七非线性系统的稳定性分析 (39)Simulink仿真集成环境简介Simulink是可视化动态系统仿真环境。
1990年正式由Mathworks公司引入到MATLAB中，它是Slmutation 和Link的结合。
这里主要介绍它的使用方法和它在控制系统仿真分析和设计操作的有关内容。
1、进入Simulink操作环境双击桌面上的MATLAB图标，启动MATLAB，进入开发环境，如图0-1所示：图0-1 MATLAB开发环境从MATLAB的桌面操作环境画面进入Simulink操作环境有多种方法，介绍如下：①点击工具栏的Simulink图标，弹出如图0-2的图形库浏览器画面。
②在命令窗口键入“simulink”命令，可自动弹出图形库浏览器。
上述两种方法需从该画面“File”下拉式菜单中选择“New/Model”，或点击图标，得到图0-3的图形仿真操作画面。
③从“File”下拉式菜单中选择“New/Model”，弹出图0-3所示的未命名的图形仿真操作画面。
从工具栏中点击图形库浏览器图标，调出图0-2的图形库浏览器画面。
图0-3用于仿真操作，图0-2的图形库用于提取仿真所需的功能模块。
图0-2 Simulink图形库浏览器画面图0-3 simulink仿真操作环境画面2、提取所需的仿真模块在提取所需仿真模块前，应绘制仿真系统框图，并确定仿真所用的参数。
图0-2中的仿真用图形库，提供了所需的基本功能模块，能满足系统仿真的需要。
该图形库有多种图形子库，用于配合有关的工具箱。
实验二二阶系统时域分析
实验二 二阶系统时域分析一、 实验目的1. 学习瞬态性能指标的测试技能2. 了解参数变化对系统瞬态性能及稳定性的影响二、 实验要求观测不同参数下二阶系统的阶跃响应曲线并测出性能指标：超调量σ、峰值时间p t 、调节时间s t 。
三、 实验仪器1. GSMT2014型直流伺服系统控制平台；2. PC 、MA TLAB 平台。
四、 实验原理采用转速为输出的直流伺服电机为被控对象，设控制器为ss K s G c )1052.0()(+=，K 为开环增益，构成新的单位负反馈闭环系统。
已知被控对象的数学模型为：112.011052.01)()()(0+⨯+==s s s n s n s G u c 开环传递函数为：)112.0(112.011052.01)1052.0()()()(0+=+⨯+⨯+=⨯=s s Ks s s s K s G s G s G c 设典型二阶系统的结构图如图2.1所示。
图2.1 典型二阶系统结构图其中，当01T =、12.01=T 、21K =时，开环传递函数为：)112.0()1()(1021+=+=s s Ks T s T K K s G 其中，开环增益为1021K T K K K ==。
闭环传递函数为其中，1T K n =ω 11121T K =ξ (2.1) （1）当10<<ξ，即欠阻尼情况时，二阶系统的阶跃响应为衰减振荡，如图2.2中曲线1所示。
()1)(0)n T d C t t t ξωωθ=-+≥ (2.2)式中 21ξωω-=n d1tgθ-=峰值时间可由式（2.2）对时间求导，并令它为零，得：p d t πω== (2.3)超调量()()()p p C t C t C t σ∞∞-=，求得p eσ= (2.4)调节时间s t ，采用2%允许误差范围时，近似地等于系统时间常数1()n ξω⨯的四倍，即：n s t ξω4=(2.5)（2）当1=ξ，临界阻尼时，系统的阶跃响应为单调的指数曲线，如图2.2中曲线2所示)0()1(1)(≥+-=-t t e t C n t n ωω令输出为98.0可求得s t 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验二 Simulink仿真环境Simulink是面向框图的仿真软一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。
Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优Simulink。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。
为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
2.1演示一个Simulink的简单程序【例2.1】创建一个正弦信号的仿真模型。
步骤如下：(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口，如图2.1所示。
(2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File ”——“New ”——“Model ”，新建一个名为“untitled ”的空白模型窗口。
(3) 在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source ”子模块库前的“+”(或双击Source)，或者直接在左侧模块和工具箱栏单击Simulink 下的Source 子模块库，便可看到各种输入源模块。
(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave ”(正弦信号)，将其拖放到的空白模型窗口“untitled ”，则“Sine Wave ”模块就被添加到untitled 窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave ”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to 'untitled'”命令，就可以将“Sine Wave ”模块添加到untitled 窗口，如图2.2所示。
图2.1 Simulink 界面(5) 用同样的方法打开接收模块库“Sinks ”，选择其中的“Scope ”模块(示波器)拖放到“untitled ”窗口中。
(6) 在“untitled ”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave ”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope ”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。
如图2.3所示。
(2) 开始仿真，单击“untitled”模型窗口中“开始仿真”图标，或者选择菜单“Simulink ”——“Start ”，则仿真开始。
双击“Scope ”模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。
如图2.4所示。
(8) 保存模型，单击工具栏的图标，将该模型保存为“Ex0201.mdl ”文件。
图2.3 Simulink 模型窗口图2.4 示波器窗口图2.2 Simulink 界面2.2 Simulink的文件操作和模型窗口2.2.1 Simulink的文件操作1. 新建文件新建仿真模型文件有几种操作：▪在MATLAB的命令窗口选择菜单“File”→“New”→“Model”。
▪在图2.1的Simulink模块库浏览器窗口选择菜单“File”→“New”→“Model”，或者单击工具栏的图标。
▪在图 2.3的Simulink模型窗口选择菜单“File”→“New”→“Model”，或者单击工具栏的图标。
2. 打开文件打开仿真模型文件有几种操作：▪在MATLAB的命令窗口输入不加扩展名的文件名，该文件必须在当前搜索路径中，例如输入“Ex0201”。
▪在MATLAB的命令窗口选择菜单“File”→Open…”或者单击工具栏的图标打开文件。
▪在图2.1的Simulink模块库浏览器窗口选择菜单“File”→“Open…”或者单击工具栏的图标打开“.mdl”文件。
▪在图2.3的Simulink模型窗口中选择菜单“File”→“Open…”或者单击工具栏的图标打开文件。
2.2.2 Simulink的模型窗口模型窗口由菜单、工具栏、模型浏览器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成。
1. 状态栏2. 工具栏模型窗口工具栏如图2.6所示。
3. 菜单Simulink 的模型窗口的常用菜单如表2.1所示。
表2.1模型窗口常用菜单表图2.5 双窗口模型窗口2.3 模型的创建2.3.1模块的操作1. 对象的选定▪选定单个对象选定对象只要在对象上单击鼠标，被选定的对象的四角处会出现小黑块编辑框。
▪选定多个对象如果选定多个对象，可以按下Shift键，然后再单击所需选定的模块；或者用鼠标拉出矩形虚线框，将所有待选模块框在其中，则矩形框中所有的对象均被选中，如图2.2所示。
图2.2 选定多个对象▪选定所有对象如果要选定所有对象，可以选择菜单“Edit”→“Select all”。
2. 模块的复制(1) 不同模型窗口(包括模型库窗口)之间的模块复制▪选定模块，用鼠标将其拖到另一模型窗口。
▪选定模块，使用菜单的“Copy”和“Paste”命令。
▪选定模块，使用工具栏的“Copy”和“Paste”按钮。
(2) 在同一模型窗口内的复制模块(如图2.8所示)▪选定模块，按下鼠标右键，拖动模块到合适的地方，释放鼠标。
▪选定模块，按住Ctrl键，再用鼠标拖动对象到合适的地方，释放鼠标。
▪使用菜单和工具栏中的“Copy”和“Paste”按钮。
图2.8 在同一模型窗口复制对象3. 模块的移动▪在同一模型窗口移动模块选定需要移动模块，用鼠标将模块拖到合适的地方。
▪在不同模型窗之间移动模块在不同模型窗之间移动模块，在用鼠标移动的同时按下Shift键。
当模块移动时，与之相连的连线也随之移动。
4. 模块的删除要删除模块，应选定待删除模块，按Delete键；或者用菜单“Edit”→“Clear”或“Cut”；或者用工具栏的“Cut”按钮。
5. 改变模块大小选定需要改变大小的模块，出现小黑块编辑框后，用鼠标拖动编辑框，可以实现放大或缩小。
6. 模块的翻转▪模块翻转180度选定模块，选择菜单“Format”→“Flip Block”可以将模块旋转180度，如同2.9中间为翻转180度示波器模块。
▪模块翻转90度选定模块，选择菜单“Format”→“Rotate Block”可以将模块旋转90图2.9 翻转模块度，如图 2.9右边示波器所示。
如果一次翻转不能达到要求，可以多次翻转来实现。
2. 模块名的编辑▪修改模块名单击模块下面或旁边的模块名，出现虚线编辑框就可对模块名进行修改。
▪模块名字体设置选定模块，选择菜单“Format”→“Font”，打开字体对话框设置字体。
▪模块名的显示和隐藏选定模块，选择菜单“Format”→“Hide /Show name”，可以隐藏或显示模块名。
▪模块名的翻转选定模块，选择菜单“Format”→“Flip name”，可以翻转模块名。
2.3.2信号线的操作1. 模块间连线先将光标指向一个模块的输出端，待光标变为十字符后，按下鼠标键并拖动，直到另一模块的输入端。
2. 信号线的分支和折曲(1) 分支的产生将光标指向信号线的分支点上，按鼠标右键，光标变为十字符，拖动鼠标直到分支线的终点，释放鼠标；或者按住Ctrl键，同时按下鼠标左键拖动鼠标到分支线的终点，如图2.10所示。
图2.10 信号线的分支(2) 信号线的折线选中已存在的信号线，将光标指向折点处，按住Shift键，同时按下鼠标左键，当光标变成小圆圈时，用鼠标拖动小圆圈将折点拉至合适处，释放鼠标，如图2.11所示。
图2.11 信号线的折线3. 信号线文本注释(label)▪添加文本注释双击需要添加文本注释的信号线，则出现一个空的文字填写框，在其中输入文本。
▪修改文本注释单击需要修改的文本注释，出现虚线编辑框即可修改文本。
▪移动文本注释单击标识，出现编辑框后，就可以移动编辑框。
▪复制文本注释单击需要复制的文本注释，按下Ctrl键同时移动文本注释，或者用菜单和工具栏的复制操作。
4. 在信号线中插入模块如果模块只有一个输入端口和一个输出端口，则该模块可以直接被插入到一条信号线中。
2.3.3给模型添加文本注释(1) 添加模型的文本注释在需要当作注释区的中心位置，双击鼠标左键，就会出现编辑框，在编辑框中就可以输入文字注释。
(2) 注释的移动在注释文字处单击鼠标左键，当出现文本编辑框后，用鼠标就可以拖动该文本编辑框。
2.4 Simulink的基本模块2.4.1基本模块Simulink的基本模块包括9个子模块库。
1.输入信号源模块库(Sources)输入信号源模块是用来向模型提供输入信号。
常用的输入信号源模块源如表2.2所示。
表2.2 常用的输入信号源模块表2. 接收模块库(Sinks)接收模块是用来接收模块信号的，常用的接收模块如表2.3所示。
表2.3 常用的接收模块表3. 连续系统模块库(Continuous)连续系统模块是构成连续系统的环节，常用的连续系统模块如表2.4所示。
表2.4 常用的连续系统模块表4. 离散系统模块库(Discrete)离散系统模块是用来构成离散系统的环节，常用的离散系统模块如表2.5所示。
表2.5 常用的离散系统模块表2.4.2常用模块的参数和属性设置1. 模块参数设置(1) 正弦信号源(Sine Wave)双击正弦信号源模块，会出现如图2.13所示的参数设置对话框。
图2.13的上部分为参数说明，仔细阅读可以帮助用户设置参数。
Sine type 为正弦类型，包括Time-based 和Sample-based ；Amplitude 为正弦幅值；Bias 为幅值偏移值；Frequency 为正弦频率；Phrase 为初始相角；Sample time 为采样时间。
(2) 阶跃信号源(Step)阶跃信号模块是输入信号源，其模块参数对话框如图2.14所示。
其中：Step time 为阶跃信号的变化时刻，initial value 为初始值，Final value 为终止值，Sample time 为采样时间。
(3) 从工作空间获取数据(From workspace)从工作空间获取数据模块的输入信号源为工作空间。
【例2.2】在工作空间计算变量t 和y ，将其运算的结果作为系统的输入。
t=0:0.1:10;y=sin(t);图2.14 阶跃信号模块的参数图2.13 模块的参数设置t=t'; y=y';然后将“From Workspace ”模块的参数设置对话框打开，如图 2.15(a)所示，在“Data ”栏填写“[t,y]”，单击“OK ”按钮完成。