沈阳工业大学实验报告非线性仿真

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非线性仿真

非线性仿真

2.5系统非线性环节的仿真在实际系统中,往往存在各种非线性特性,可将此当作非线性环节处理,这种环节的输入和输出之间关系是一种非线性函数关系,因此非线性环节的仿真就是用仿真语言来描述这些关系。

本节介绍几种典型的非线性环节的仿真算法。

2.5.1饱和环节饱和环节在控制系统中较普遍,例如饱和放大器、限幅装置、伺服阀饱和特性等。

饱和环节特性如图所示。

图2.5-1饱和特性该特性对应的数学表达式为:u u兰Cy = * c u >c (2.5-1)—c u < —c式中,c为饱和环节特征参数,斜率为1,该环节特性可用MATLAB编程仿真,利用上面算法的编写的MATLAB函数SATURATION,调用格式为:y = saturation (u,c)其中,u为输入;c为饱和环节特征参数,y为饱和环节输出Saturati on.m; amp209.m2.5.2死区环节在控制装置中,放大器的不灵敏区,伺服阀和比例阀阀芯正遮羞特性,传动元件静摩擦等造成的死区特性。

典型死区非线性环节特性如图2.5-2所示。

可用下面数学关系来描述:0 u兰cy = * u -c u >c (2.5-2)u + c u c —c式中,c为死区特征参数,斜率为1。

该环节可根据上述算法编写MATLAB函数deadzone供调用,格式如下:y 二deadzone(u, c)其中,u为环节输入;c为死区环节特征参数,y为死区环节输出。

Deadz on e.m; amp210m齿轮传动副和丝杆螺母传动副中存在传动间隙都属这一类非线性因素,它对系统精度带来影响。

齿隙非线性环节特性如图2.5-3所示。

图2.5-3齿隙特性当输入u增加时,输出沿a > b > d线段变化;当输入u减小时,输出沿d >e > a线段变化。

在线段bd上,输入增加时,当前输出值y(k)总是大于前一时刻的输出值y(k-1)。

而在ea上,输入减小时,当前输出y(k)总是小于前一时刻的输出值y(k-1)。

数值分析实验报告一

数值分析实验报告一

实验报告课程名称:实验项目:数值分析解方程/解方程组专业班级:机械工程姓名:李奇学号:201820065实验室号:实验组号:实验时间:批阅时间:沈阳工业大学实验报告(适用计算机程序设计类)专业班级:机械工程学号:201820065 姓名:李奇实验名称:解方程(适用计算机程序设计类)专业班级:机械工程学号:201820065姓名:李奇实验步骤或程序:1、编写牛顿法M文件器-C:1U er s\l I q i\ D e & kto p ^newto n. m newton.m ;;+1 - 5*115 f r:2 -f-dnput「请输入T (s) = ?);3 -df-dif f Cf >:4 -x0-input 请输入J8代初值W ):5 _e=input『请输入根的邊差限于”);€ -N= input「请输入送代炖册):f k=l;S -'while (k^N)S -x«xO:1€ -adpQ-eval (f^/evnl (df};L1 -辻abs (rl-jcO) <e12 -fprintf ( x-%. 6f VdS代次数为:・ sl# k)13 -treafc14 -else15 - xO=xl;16 -k=h+l:L:-end1S -end1© -if k>=N2C -fprintf ('矢飯S〉21 -end2、调用newton.m文件,输入求解皿酉tonfx附件A 沈阳工业大学实验报告3、运行结果如下®>> nekton请输入芳(x)=cos 'XJi青输Xiiffi初値期丸请输入很的误差®e-10"-6诸输入迭代戻数限皓8K-0.517757迭代次数为:64、编写割线法M文件(1)子程序厲- &U齟「班li qi\DeskiopXfun.m® >1 \珂+ 11 fixncticn y = fun(x)2 —y = cos (x)-x*e?;p :(2)主程序iN 斎器-C;\U s-e r5\ 11 q i\D e^kt o peseta nt, m A secant.m | +1function 咒 = seeant (xO, xl, t ol)2 -if narcin < 103 -toL m 1. Oe-S:end生-5 —x = M0 - fun (M0) * (xO - x 1) / (fuiiGiO) - fun (xl)):5 -n = 1:nvliile (aJbs (x0—xl)、tel)聪(n <—10005i =3 -xl = xC;0 -x0 - X ;10 -x = xO - funtxO) * (xO - xl> / (-fun<xO) - funtxl)):11 -n = n H- 1;12 -Mid13 --n5、调用secant.m文件,输入方程静令厅窗口>> secant* Q, 0^ 1 &运行结果如下命零行窗口>)secant(0T 0.2hle-6)n ■s axis =0,5178沈阳工业大学实验报告(适用计算机程序设计类)专业班级:机械工程 _______ 学号:201820065 姓名:李奇实验名称:解方程组沈阳工业大学实验报告附件B(适用计算机程序设计类)专业班级:机械工程________ 学号:201820065 姓名:李奇实验步骤或程序:1、编写高斯消元法M文件/ 涓辑器-C; ;U sfir5\ I i q i\D e skto p\G a u 5sxia oq u. mGaussxi doqu.m :v +1□ -function ERA. RB, n, Xl^auss^iaoqu (A f b) ■U为亲数拒蹲,h为右端顶2 -> A b]:惭向增广拒阵3 -nr length^);%右湍】页b的维敎4 -触寸沁(A):9 _J?E=rwk(B);%熠广矩阵日的秩6 =if RE-RAM7 ―disp(h提示:@^]RA'=KB,所以此方程期无18')8 =return9 -end10 —if RA—RB11 -if RA==n12 -disp C握示:因対RA>RE=m所以址方琨组有唯一的筒J13 一X=seros(n, 1);14 - f or p»1: n- 115 -□fox h=p十1: n16 —-E(k,p)/B(p,pk Bgp: n+1) -B (k n p: n4-l) -m*B tp, p:ffin+1):17 一卜end18 —L end19 -WCl-n,rr+L) ;A=Btl :n1I n) ;X(n)=b (n)/ACn>n);20 - □for q-n-1.-1:121 一X (q) = (b(q)-snni(A(q, f n) *X fq+1; n)))/A(q. q):22 -end23 -else24 -disp(提尔:凶为RA・RBC%肋以此万程组戸尢好第貼J25 -end26 - end2、调用Gaussxiaoqu.m文件,输入方程组Qa js n i -a DQU11. hi耒定史匿教书左宝'A 0泊5+3,-a. 6,-3.-3, 4; 5.-2.1* 3+ 2, 4,-<r2.7厂二H -无-臨«-3. -S, 2. 3, S;4. Z, ~3,认0.-2];冲b=riOT. 15 <5. 72;&3,fx >> b)3、运行结果如下帚令行哥口©>> t ausE5tiaoqii(.i T b J料提示;因X]RA-RB-n,所以就方程组有唯一的解-11. DOOO 3. 00004. 60003.2000 '7.500011-00003.0000ans =0 0-7. 5000 -11. 0000工 OCOO0 3,2000 -7. 5000 71. QOS3. OCOO4、编写高斯列主元法M文件N 编辑器-C:\U ser&\l i qi\D es ktci p\ G a u ss. m Gauss.rn 兰+I function [RATRB,n,XJ =Causs(A, b) B= U b];n^length ;RA=rank(A);RB=rank(Bk •:增广拒阵F的秩为系数拒阵,b拘右端1页为熠广葩辟州右端陨b的錐数%系数矩辟3痢秩10 -11 -12 -13- 14-15-16—17 -13 -19 -20 -21 -22 -23 -24 --26 -27 -23 -29刃31-32-33-cha=RB-R^;if cha>0disp (?提示::因対RA上眼所以此方程组无斛')returnendif RA=REif RA—ndispC H示£园为RA^RE^n,所以此方翟组有唯一的解*)X=zeros(n, 1) :C=3eros(l,n+l'i :El for p»1:n-1r 1Y> j' = »ax (abs (D (p: n a p))): 町拱出刮中绝对值最大的教C-E 血:):B'Cj+p-l. : )=C;for k=p+l: n 中涓元in=B 'kTpl/E (p, p) . E (k?p: n+L)=E 'k3p a+l)-tii*E (p?p: n+1).endb=B(L;n,nvi): 1=B(1 :n, 1 :n) ;X (n) =b (u)/ A(n Pn): 牛回代for Q-n-1: -1:1endelsedisp(:示:因为RA・EB<n,所以肚方種组有无穷參輪)end5、调用Gauss.m文件,输入方程组*4MU ©>> &SUSE UL b)丰走史回顫或妻里* *>> A-:4. 5. 3.-5. 6.-3.-3. 4 5. -2, 1.3,2. 4. -6 ?, -4.-'. 2. -5. -f. 4 5.-5. -S. f.3.3 4. 2.-3. ■). 0. -21:>> b=[lCCl. L6 -;□. ~2 ^S. :.5^. 1 ;3.72]庭冲為5&运行结果如下命令行窗口Vi X =-11, 00003. 0000X =-7. 5000-1L00Q03. 0000K =3. 2000-7. 5000-11. 00003. 00004. 60003. 2000-7- 5000-11. 00003. 00007、编写LU分解法M文件厨解辑:器* C:\Users\Jiqi\D&5.ktop\LLJ.m @ LU.m +1 H function LU (A, b3Z -五,rC*si=e U) : S租抽化矩阵扎b, L和U3 -tTFlengthCb):4 ->eye(n) : M为n断单位時5 —U=z^xos(ii) : SUJ^jn 阶零方薛8 —if n^=mT =dispC^i 于“无选烘行LU分解J3 -return;9 -end10 - Qfor 吐和断n-1阶顺序主子式是否为霍11 一12 -dispC提示;矩阵占存在対誓的顺序主子式』无法进行LU分解’)13 -return:14 -else1516 -end17 - -tnd13 - IZIfer j-1 n 初的舉行-去的弟行19 - U(l.20 --end21 - Sfor i-2;n 亂的第一列詁的第一列22 -L(i, 1)-A(i.l)/U(L1):23 --end24 -[fcr k=2: tt25 -Utk. k: nJ -AOc, k: n)-L (k, 1: k-1) «U(1: k-1. k: n):弔逐行算出U的第T行SB -L(k+1: n, H-CAOt+lm,k)-l (k+1 n, l :k-l) *11(1:k-1, k) )/U血k):弔遛列尊出L的第27 -_ end23 -L ®输出L储陡29 -U 霭输出u矩阵|30 -:v'serosfn., 1): 备开册解肯理姐Usc・y31 -y<l)=b<l);32 -Hfor k=2:n33 -ytk)=fc (k)-su»(L (k, l:fc-l j *y(l:Jc-O);34 - end35 -y36 - xW-yW/Ufn, n):37 -7 for k=nt-l: -1: 133 -X (k) - (y ^k) 'SUQ (U (kk+1: n) *y (k+l: n))) /U (k, k):t39 -end40 -X8、调用LU.m文件,输入方程组命务E 口®»LL(A F b)未走丸因数或变聿*A* 0» A-14, 5. 3,-5, 6, -3,-3^ l f 3,2, 4.-S;2, -4.-7, 2,-5P-2. 4; 5P2+3r3 A. 2,-3,O.e,-2];» b=[l(10r ]6:-75. 72:98. 2:57,1:3. 72];fx» LUd9、运行结果如下1. oooo 00001. 2500 1. aooo 0000. 5000 0. 7622 1. 0000 001. 2500 1.1032 1. 0064 1.oooo01.05CO0. ?8170. 339S-X 1915 1.0000u =4, 0000乩3000 —5. 6000-3, 0000-3.40000-8. 7250 10. 2000 7. 7500 -3.760000-12. 1742—9+ 4069 2.1682000 6.9677 9. 214800 00 6. 1907y =1QC. 1500-200. 9200201. 2567-4S.舲99IS. 6722□□2.0549206, 8016 24, 622C -31. &345 3. 0000。

自控仿真实验报告

自控仿真实验报告

一、实验目的1. 熟悉MATLAB/Simulink仿真软件的基本操作。

2. 学习控制系统模型的建立与仿真方法。

3. 通过仿真分析,验证理论知识,加深对自动控制原理的理解。

4. 掌握控制系统性能指标的计算方法。

二、实验内容本次实验主要分为两个部分:线性连续控制系统仿真和非线性环节控制系统仿真。

1. 线性连续控制系统仿真(1)系统模型建立根据题目要求,我们建立了两个线性连续控制系统的模型。

第一个系统为典型的二阶系统,其开环传递函数为:\[ G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)} \]第二个系统为具有迟滞环节的系统,其开环传递函数为:\[ G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)(s+3)} \](2)仿真与分析(a)阶跃响应仿真我们对两个系统分别进行了阶跃响应仿真,并记录了仿真结果。

(b)频率响应仿真我们对两个系统分别进行了频率响应仿真,并记录了仿真结果。

(3)性能指标计算根据仿真结果,我们计算了两个系统的性能指标,包括上升时间、超调量、调节时间等。

2. 非线性环节控制系统仿真(1)系统模型建立根据题目要求,我们建立了一个具有饱和死区特性的非线性环节控制系统模型。

其传递函数为:\[ W_k(s) = \begin{cases}1 & |s| < 1 \\0 & |s| \geq 1\end{cases} \](2)仿真与分析(a)阶跃响应仿真我们对非线性环节控制系统进行了阶跃响应仿真,并记录了仿真结果。

(b)相轨迹曲线绘制根据仿真结果,我们绘制了四条相轨迹曲线,以分析非线性环节对系统性能的影响。

三、实验结果与分析1. 线性连续控制系统仿真(a)阶跃响应仿真结果表明,两个系统的性能指标均满足设计要求。

(b)频率响应仿真结果表明,两个系统的幅频特性和相频特性均符合预期。

2. 非线性环节控制系统仿真(a)阶跃响应仿真结果表明,非线性环节对系统的性能产生了一定的影响,导致系统响应时间延长。

沈阳工业大学实验报告结构图仿真

沈阳工业大学实验报告结构图仿真

实验报告
课程名称:计算机仿真
实验项目:面向结构图的线性系统仿真
专业班级:自动化1301班
姓名:杨某某学号:130000000 实验室号:电气楼207 实验组号: 5
实验时间:批阅时间:
指导教师:吴伟成绩:
沈阳工业大学实验报告
(适用计算机程序设计类)
专业班级:自动化1300班学号:130000000 姓名:杨某某实验名称:面向结构图的线性系统仿真
附件A 沈阳工业大学实验报告
(适用计算机程序设计类)
实验步骤或程序:
该系统由PI调节器和控制对象结构图构成,病引入负反馈。

则设置G1为控制部分传递函数,G2为被控对象传递函数
那么MATLAB命令为
G10=10;
G11=tf([1],[1 0]);
G1=G10+G11;
G2=tf([5],[0.18 0]);
Gop=G1+G2;
G=feedback(Gop,1)
仿真结果为:
观察下系统的阶跃响应:step(G);。

大学仿真实验实验报告

大学仿真实验实验报告

大学仿真实验实验报告大学仿真实验实验报告引言:大学仿真实验作为一种重要的实践教学方式,旨在通过模拟真实场景,培养学生的实践操作能力和解决问题的能力。

本文将对大学仿真实验进行详细的实验报告,以展示实验过程和结果。

实验目的:本次实验旨在通过使用仿真软件,模拟一个生产线的运行情况,以了解生产线的工作原理和优化方法。

实验过程:1. 确定生产线的基本参数:包括生产线的长度、每个工位的工作时间和工作效率等。

在仿真软件中,我们可以根据实际情况设置这些参数。

2. 模拟生产线的运行:在仿真软件中,我们可以设置生产线的初始状态,包括产品的种类和数量等。

通过模拟软件的运行,我们可以观察到生产线的整体运行情况。

3. 改变生产线的参数:在仿真软件中,我们可以随时改变生产线的参数,比如增加工位数量、调整工作时间等。

通过观察实验结果,我们可以比较不同参数下生产线的运行情况,并找到最优的参数设置。

实验结果:通过对生产线的仿真实验,我们得到了以下几个结果:1. 生产线的瓶颈工位:通过观察生产线的运行情况,我们发现某些工位的工作时间明显长于其他工位,这些工位往往是生产线的瓶颈。

通过对瓶颈工位的优化,我们可以提高整个生产线的效率。

2. 生产线的平衡:通过调整工位的工作时间和工作效率,我们可以使得生产线的工作更加平衡。

这样可以避免某些工位的负荷过大,提高整个生产线的效率。

3. 生产线的稳定性:通过观察生产线的运行情况,我们可以发现一些不稳定因素,比如工位之间的协调不足、工作时间的波动等。

通过优化这些因素,我们可以提高生产线的稳定性,减少生产线的故障和停机时间。

实验总结:通过本次实验,我们深入了解了生产线的工作原理和优化方法。

仿真实验为我们提供了一个模拟真实环境的机会,使我们能够更好地理解和掌握相关知识。

通过观察实验结果,我们可以得出一些结论,并提出一些建议,以改进生产线的工作效率和稳定性。

建议:基于本次实验的结果和观察,我们提出以下几点建议:1. 加强生产线的协调:在设计生产线时,应考虑各个工位之间的协调性,避免出现瓶颈工位。

软件实验四非线性电路仿真

软件实验四非线性电路仿真

软件实验四非线性电路仿真一、实验目的通过一个简单的功率放大器的设计来介绍射频非线性电路的设计与仿真,以此来熟悉非线性电路中的各种参数以及各种非线性元件的使用,熟悉支电路的使用,等等。

二、实验原理射频放大器与常规低频电路的设计方法完全不同,它需要考虑一些特殊的因素。

尤其是入射电压波和入射电流波都必须与有源器件良好匹配,以便降低电压驻波比、避免寄生振荡。

利用单级或多级晶体管电路对输入信号进行放大是模拟电路理论中最重要而且是最困难的任务。

本实验利用单级晶体管进行放大。

首先使用MWO中的测量元件得到器件三极管的特性曲线图。

然后通过此三极管器件,设计其直流偏置电路得到一个功率放大器,并通过谐波平衡仿真出结果,得到输出的功率曲线三、仿真内容及结果讨论描电流步长等。

观察特性曲线的动态变化,并做出相应分析。

2、设计功率放大器设计此晶体管的直流偏置电路,然后设计功率放大电路;即实验指导书图5的电路原理图。

首先必须了解功率放大器的直流偏置。

测试不同频率下,I_METER与4的对3、分析1端口输入功率变化时2端口输出功率的变化情况将Port1的Pwr的值用变量p来代替,对p进行调谐,观察图4的变化情况,如下:(1)p=0~18时,Port1输入功率曲线与Port2输出功率曲线之间的关系与图4相同,两曲线之间的距离基本恒定。

可见,在该范围内,功率放大器在全频段起放大作用;但放大倍数随p的增大而减小。

(2)p=19~25时,两曲线之间的距离越来越小,直到p=25时,在频率点1.5GHz 处,两曲线重合。

(3)p大于25时,Port2输出功率曲线不会随着输入功率p的变化而变化。

4、分析1端口电压变化时2端口输出波形的变化情况在添加测量参数对话框,分别选择“NonlinearPower”、“Vtime”,测量时域电压波形。

图5图6测量的电压波形均为工作频率1.5GHz。

对比图5图6可见,输入功率越大,输入电压振幅越大,输出电压的时域波形越容易岐变。

非线性环节实验报告

非线性环节实验报告

非线性环节实验报告引言非线性系统在现实生活中的广泛应用引起了研究者们的极大关注。

非线性环节作为其中的重要组成部分,对系统的稳定性和性能起着至关重要的作用。

本实验通过建立一个非线性环节的模型,探究其对系统行为的影响,并分析非线性环节的性能和稳定性特性。

实验目的1. 建立一个非线性环节的数学模型;2. 分析非线性环节对系统行为的影响;3. 考察非线性环节的性能和稳定性特性。

实验原理非线性环节是指输入与输出之间不满足线性关系的部分。

在控制系统中,非线性环节可能会导致系统产生不确定性和非稳定的行为。

为了研究非线性环节的特性,本实验使用了一个常见的非线性函数作为实验模型,即sigmoid函数。

Sigmoid函数定义如下:f(x) = \frac{1}{{1+e^{-ax}}}其中,x代表输入,a代表一个可调节的参数,f(x)代表经过非线性环节后的输出。

实验步骤1. 首先,我们需要选择合适的参数a值来控制sigmoid函数的形状。

较小的a 值将导致sigmoid函数的输出变化更缓慢,而较大的a值则会使函数的曲线更陡峭。

本次实验选择a=2作为sigmoid函数的参数。

2. 在Matlab或Python等工具中编写代码,根据sigmoid函数的表达式计算输入x对应的输出f(x)。

3. 绘制x与f(x)之间的关系曲线,观察并分析非线性环节对系统行为的影响。

实验结果根据实验步骤所给出的sigmoid函数表达式和参数,我们得到了如下结果:import numpy as npdef sigmoid(x, a):return 1 / (1 + np.exp(-a * x))x = np.linspace(-10, 10, 100)a = 2y = sigmoid(x, a)import matplotlib.pyplot as pltplt.plot(x, y)plt.xlabel('Input (x)')plt.ylabel('Output (f(x))')plt.title('Nonlinear Link Function')plt.grid(True)plt.show()如上所示的代码及其运行结果,绘制了sigmoid函数的输入和输出之间的关系曲线。

非线性方程求解实验报告

非线性方程求解实验报告

数学实验报告非线性方程求解一、实验目的1.掌握用 MATLAB 软件求解非线性方程和方程组的基本用法,并对结果作初步分析;2.练习用非线性方程和方程组建立实际问题的模型并进行求解。

二、实验内容题目1【问题描述】(Q1)小张夫妇以按揭方式贷款买了1套价值20万元的房子,首付了5万元,每月还款1000元,15年还清。

问贷款利率是多少?(Q2)某人欲贷款50 万元购房,他咨询了两家银行,第一家银行开出的条件是每月还4500元,15 年还清;第二家银行开出的条件是每年还45000 元,20 年还清。

从利率方面看,哪家银行较优惠(简单假设:年利率=月利率×12)?【分析与解】假设初始贷款金额为x0,贷款利率为p,每月还款金额为x,第i个月还完当月贷款后所欠银行的金额为x i,(i=1,2,3,......,n)。

由题意可知:x1=x0(1+p)−xx2=x0(1+p)2−x(1+p)−xx3=x0(1+p)3−x(1+p)2−x(1+p)−x……x n=x0(1+p)n−x(1+p)n−1−⋯−x(1+p)−x=x0(1+p)n−x (1+p)n−1p=0因而有:x0(1+p)n=x (1+p)n−1p (1)则可以根据上述方程描述的函数关系求解相应的变量。

(Q1)根据公式(1),可以得到以下方程:150p(1+p)180−(1+p)180+1=0设 f(p)=150p(1+p)180−(1+p)180+1,通过计算机程序绘制f(p)的图像以判断解p的大致区间,在Matlab中编程如下:for i = 1:25t = 0.0001*i;p(i) = t;f(i) = 150*t*(1+t).^180-(1+t).^180+1;end;plot(p,f),hold on,grid on;运行以上代码得到如下图像:f(p)~p关系曲线图通过观察上图可知p∈[0.002,0.0022]。

Solution1:对于p∈[0.002,0.0022],采用二分法求解,在Matlab 中编程如下:clear;clc;x0=150000;n=180;x=1000;p0=0.002;p1=0.0022;while (abs(p1-p0)>1e-8)f0=x0*(1+p0).^n+x*(1-(1+p0).^n)/p0;f1=x0*(1+p1).^n+x*(1-(1+p1).^n)/p1;p2=(p0+p1)/2;f2=x0*(1+p2).^n+x*(1-(1+p2).^n)/p2;if (f0*f2>0 && f1*f2<0)p0=p2;elsep1=p2;end;end;p0结果得到p0=0.00208116455078125=0.2081%.所以贷款利率是0.2081%。

非线性实验报告

非线性实验报告

非线性实验报告非线性实验报告摘要:本实验旨在研究非线性系统的特性,并通过实验验证非线性系统的存在和影响。

实验过程中,我们采用了不同的实验方法和工具,包括数学模型、实验仪器和数据分析软件。

通过实验结果的分析和对比,我们得出了一些关于非线性系统的结论,并对实验中可能存在的误差和限制进行了讨论。

引言:非线性系统是指其输入与输出之间的关系不符合线性关系的系统。

在现实世界中,非线性系统无处不在,如生物系统、电子电路、经济系统等。

了解和研究非线性系统的特性对于我们理解和应用这些系统具有重要意义。

本实验旨在通过实际操作和数据分析,探索非线性系统的行为和特性。

实验方法:我们选择了一种简单的非线性系统作为研究对象,即二次函数。

通过调整二次函数的系数和参数,我们可以观察到不同的非线性行为。

在实验中,我们使用了一台计算机和数据采集卡作为实验仪器,利用数学建模和数据分析软件进行数据处理。

实验步骤:1. 设计二次函数模型:我们首先根据实验要求设计了一个二次函数模型,包括系数和参数的选择。

这个模型可以模拟实际系统中的非线性行为。

2. 数据采集:我们通过计算机和数据采集卡采集了一系列输入和输出数据。

输入数据是实验中施加在系统上的不同信号,输出数据是系统对这些信号的响应。

3. 数据处理和分析:我们使用数据分析软件对采集到的数据进行处理和分析。

首先,我们绘制了输入-输出曲线,以观察系统的非线性特性。

然后,我们对数据进行了拟合和回归分析,以确定二次函数的系数和参数。

实验结果:通过实验和数据分析,我们得到了以下结果:1. 非线性特性的存在:我们观察到系统的输入-输出曲线不是一条直线,而是呈现出弯曲的形状。

这表明系统存在非线性特性。

2. 参数对系统行为的影响:我们发现,调整二次函数的系数和参数可以改变系统的响应。

例如,增加二次项的系数可以使曲线更加陡峭,而增加线性项的系数可以使曲线更加平缓。

3. 非线性现象的局限性:我们也观察到,在一定范围内,系统的响应是线性的。

数学建模—非线性规划实验报告

数学建模—非线性规划实验报告

实验六数学建模—非线性规划实验目的:1.直观了解非线性规划的基本内容.2.掌握用数学软件求解优化问题.实验内容:1、某厂向用户提供发动机,合同规定,第一、二、三季度末分别交货40台、60台、80台.每季度的生产费用为()2bxaxxf+=(单位:元), 其中x是该季度生产的台数.若交货后有剩余,可用于下季度交货,但需支付存储费,每台每季度c元.已知工厂每季度最大生产能力为100台,第一季度开始时无存货,设a=50、b=0.2、c=4,问:工厂应如何安排生产计划,才能既满足合同又使总费用最低.讨论a、b、c变化对计划的影响,并作出合理的解释.2、一基金管理人的工作是: 每天将现有的美元、英镑、马克和日元四种货币按当天汇率相互兑换,使在满足需要的条件下,按美元计算的价值最高.设某天的汇率、现有货币和当天需求如下:问该天基金管理人应如何操作. (“按美元计算的价值”指兑入、兑出汇率的平均值,如1英镑相当于()258928.01697.1+=1.696993美元.)实验过程与结果:1、(1)模型建立决策变量:设第1,2,3季度分别生产x1,x2,x3台发动机,第1,2季度末分别有存货40-x1,x1+x2-100台,第3季度末无存货目标函数:设总费用为z=a(x1+x2+x3)+b(x1^2+x2^2+x3^2)+c[(x1-40)+(x1+x2-100)]约束条件:生产的发动机应该在第3季度末全部卖出,则有x1+x2+x3=180;同时要保证第1,2季度能供货且有能力生产,要求x1≥40,x1+x2≥100,100≥x1,100≥x2,100≥x3非负约束:x1,x2,x3≥0综上可得:Maxz=a(x1+x2+x3)+b(x1^2+x2^2+x3^2)+c[(x1-40)+(x1+x2-100)]s.t.x1+x2+x3=180x1+x2≥100x1≥400≤x1,x2,x3≤100(2)模型求解结果为:即工厂应第一季度生产50台发动机,第二季度生产60台发动机,第三季度生产70台发动机,才能既满足合同又使总费用最低。

非线性力学建模与仿真

非线性力学建模与仿真

非线性力学建模与仿真一、引言非线性力学是描述力学系统行为的重要分支,它的研究对象是那些不能以线性模型来刻画的物理系统。

其中包括了许多实际问题,如气体流动、弹性、流变、燃烧、电磁现象等等,这些问题中非线性性质和不确定性导致了数学模型的复杂性和本质上的难以解决。

因此,开发非线性模型以及对其进行仿真是非常必要的事情,本文将从数学模型的角度出发,深入探讨非线性力学的建模和仿真。

二、非线性力学模型1.基本概念非线性物理系统是指那些不能使用线性微分方程来描述的系统。

它的非线性本质来源于力学系统中的非线性运动学。

在非线性系统中,输入和输出之间并不是直接成比例关系。

系统的状态随着时间的变化可能采取不同的态势并展示不同的特征。

非线性系统体现在两个方面,即参数和结构的非线性。

参数的非线性特征是指参数随着系统状态或时间变化的动态过程,而系统结构的非线性特征则是指系统的部件本身是非线性的。

2.数学模型非线性系统的数学模型可以采用微分方程或差分方程进行描述。

常用的非线性方程包括非线性微分方程、非线性旁路、非线性扩散方程、广义的孪生膜模型等。

尤其是非线性微分方程的应用非常广泛,这些方程可以应用于自然界中很多物理现象的描述。

其中一些常见的方程包括Van der Pol方程、Lorenz方程、Lotka-Volterra方程等等。

此外,非线性微分方程还可以通过约化、外推或者叠代等手段实现数值求解。

蒙特卡罗方法也可以用于处理非线性问题,并实现对系统的仿真和计算。

三、非线性力学仿真1.仿真模型非线性仿真模型是指通过计算机模拟非线性系统的数学模型,获得自然系统的仿真结果。

仿真模型是通过模型化、编程和运算等基本技术实现的。

通常,仿真过程需要在计算机程序状态下依据时间变化对运动进行描述。

同时仿真也是非线性系统分析和解决复杂问题的重要工具之一。

2.仿真实践仿真实践是非线性力学的关键部分,它是通过大量数据采集、处理和分析,对实际系统和模型进行验证的过程。

非线性实验实验报告

非线性实验实验报告

非线性实验实验报告本实验主要通过实验数据反映非线性实验的特点,通过实验结果分析非线性实验数据的规律和特点。

实验仪器及材料:1. 实验用的非线性元件2. 信号源3. 示波器4. 多用表实验步骤:1. 将信号源正弦波输出端与非线性元件的输入端连接;2. 将非线性元件的输出端与示波器的输入端连接;3. 将示波器的输出端与多用表测量端连接;4. 调节信号源的频率和幅度,记录非线性元件的输入电压和输出电压;5. 分析实验数据,绘制非线性特性曲线。

实验结果及分析:在实验中,我们记录了非线性元件的输入电压和输出电压的数据,并通过数据绘制了非线性特性曲线。

实验结果如下表所示:输入电压(V) 输出电压(V)0.3 0.40.5 0.60.8 0.91.0 1.11.2 1.31.5 1.71.82.02.0 2.32.3 2.62.5 2.9通过绘制非线性特性曲线图,我们可以观察到非线性元件的输入电压与输出电压之间不是简单的线性关系,而是存在一定的非线性特性。

曲线图显示随着输入电压的增加,输出电压也逐渐增加,但增速逐渐变缓。

这是因为非线性元件在工作时存在一定的饱和效应,当输入电压超过一定阈值后,元件的输出不再按照线性规律增加,导致输出电压的增加速度减缓。

此外,从实验结果中还可以观察到非线性元件存在一定的失真效应。

例如,在输入电压为2.0V时,输出电压应为2.3V,但实际测量到的输出电压为2.0V,存在一定的失真。

实验总结:通过本实验,我们深入了解了非线性实验的特点,并通过实验结果分析了非线性实验数据的规律和特点。

非线性元件的工作特性不是简单的线性关系,而是存在饱和效应和失真效应。

在实际电路设计中,我们必须考虑这些非线性特性,并采取相应的措施来处理和补偿非线性效应,以确保电路的工作稳定性和可靠性。

非线性实验的研究对于电子工程领域的发展和应用具有重要的意义。

沈阳工业大学实验报告(计算机程序设计类)

沈阳工业大学实验报告(计算机程序设计类)

实验报告课程名称:MATLAB Programming实验项目:Position and Velocity of a Ball专业班级:通信工程1501班姓名:刘文亚学号:150404116 实验室号:信息楼220 实验组号:16 实验时间:2017年5月18日批阅时间:指导教师:刘笑楠成绩:沈阳工业大学实验报告(适用计算机程序设计类)专业班级:通信工程1501班学号:150404116 姓名:刘文亚实验名称:Position and Velocity of a Ball附件A 沈阳工业大学实验报告(适用计算机程序设计类)专业班级:通信工程1501班学号:150404116 姓名:刘文亚实验步骤或程序:(可加附页)4. 实验步骤或程序(经调试后正确的源程序)(1)创建程序%Script file:calc_height and velocity.m%%Purpose:%To calculate and plot the height and velocity as a function of time.%%Record of revisions:% Date Programmer Description of change% ==== ========== =====================% 17/05/18 liuwenya Original code%%Define variables:%h0 -- A height above the surface of the Earth%v0 -- A vertical velocity in the begining%t1 -- Time%g-- The acceleration due to gravity(-9.81m/s^2)h0=input('enter date:')v0=input('enter date:')t1=input('enter date:')%g -- The acceleration due to gravity(-9.81m/s^2)g=-9.81%t -- Increments at 0.1 and ends at t1t=0:0.1:t1%Figure out a height above the surface in the finalh=(g.*t.^2)./2+v0.*t+h0%Figure out a vertical velocity in the finalv=-g.*t+v0%Plot the height and velocity as a function of timeplot(t,h,'r-',t,v,'b--');title('plot of t');xlabel('t');ylabel('h');ylabel('v');legend('h','v');grid on;(2)输入数据Untitledenter date:120h0 =120enter date:0v0 =enter date:5t1 =55.程序运行结果g =-9.8100t =Columns 1 through 110 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000 0.8000 0.9000 1.0000Columns 12 through 221.1000 1.2000 1.3000 1.4000 1.5000 1.6000 1.7000 1.8000 1.90002.0000 2.1000Columns 23 through 332.2000 2.3000 2.4000 2.5000 2.6000 2.7000 2.8000 2.90003.0000 3.1000 3.2000Columns 34 through 443.3000 3.4000 3.5000 3.6000 3.7000 3.8000 3.90004.00004.1000 4.2000 4.3000Columns 45 through 514.4000 4.5000 4.6000 4.7000 4.8000 4.90005.0000h =Columns 1 through 10120.0000 119.9510 119.8038 119.5586 119.2152 118.7738 118.2342 117.5965 116.8608 116.0270Columns 11 through 20115.0950 114.0650 112.9368 111.7106 110.3862 108.9638 107.4432 105.8246 104.1078 102.2929Columns 21 through 30100.3800 98.3689 96.2598 94.0525 91.7472 89.3438 86.8422 84.2426 81.5448 78.7490Columns 31 through 4075.8550 72.8630 69.7728 66.5846 63.2982 59.9138 56.4312 52.8505 49.1718 45.3949Columns 41 through 5041.5200 37.5469 33.4758 29.3066 25.0392 20.6737 16.2102 11.6485 6.9888 2.2309Column 51-2.6250v =Columns 1 through 100 0.9810 1.9620 2.9430 3.9240 4.9050 5.8860 6.8670 7.8480 8.8290Columns 11 through 209.8100 10.7910 11.7720 12.7530 13.7340 14.7150 15.6960 16.6770 17.6580 18.6390Columns 21 through 3019.6200 20.6010 21.5820 22.5630 23.5440 24.5250 25.5060 26.4870 27.4680 28.4490Columns 31 through 4029.4300 30.4110 31.3920 32.3730 33.3540 34.3350 35.3160 36.2970 37.2780 38.2590Columns 41 through 5039.2400 40.2210 41.2020 42.1830 43.1640 44.1450 45.1260 46.1070 47.0880 48.0690Column 5149.0500所得图表:6.出现的问题及解决方法(1)没有分清数组相乘和矩阵相乘。

线性与非线性电路实验报告

线性与非线性电路实验报告

线性与非线性电路实验报告线性与非线性电路实验报告概述:本次实验旨在通过实际操作和观察,深入了解线性和非线性电路的特点和应用。

线性电路是指电流和电压之间呈线性关系的电路,而非线性电路则是电流和电压之间存在非线性关系的电路。

通过实验,我们将探索不同电路的特点,并对其进行分析和总结。

实验一:线性电路的特点在本实验中,我们首先构建了一个简单的线性电路,包括一个电源、一个电阻和一个电流表。

通过改变电阻的阻值,我们可以观察到电流的变化情况。

实验结果表明,在线性电路中,电流和电压之间呈现出线性关系,即电流随电压的变化而线性增加或减少。

这是因为在线性电路中,电阻的阻值不会随电流的变化而发生变化,从而保持了电流和电压的线性关系。

实验二:非线性电路的特点在本实验中,我们构建了一个非线性电路,其中包括一个二极管和一个电源。

通过改变电源的电压,我们可以观察到二极管的电流变化情况。

实验结果显示,在非线性电路中,电流和电压之间呈现出非线性关系,即电流的变化不再是线性的。

这是因为在非线性电路中,二极管的导通特性会导致电流的非线性变化。

实验三:线性电路的应用线性电路在现实生活中有着广泛的应用。

其中一个典型的例子是放大器。

放大器是一种线性电路,它可以将输入信号放大到更高的电压或电流水平。

这在音频放大器、射频放大器等领域中都有着重要的应用。

通过调节放大器的增益,我们可以改变输出信号的幅度,从而满足不同的需求。

实验四:非线性电路的应用非线性电路在现实生活中同样有着重要的应用。

其中一个典型的例子是整流器。

整流器是一种非线性电路,它可以将交流信号转换为直流信号。

这在电源供电、电子设备中广泛使用。

通过改变整流器的设计和参数,我们可以实现不同类型的整流效果,如半波整流、全波整流等。

总结:通过本次实验,我们深入了解了线性和非线性电路的特点和应用。

线性电路具有电流和电压之间呈线性关系的特点,而非线性电路则存在非线性关系。

线性电路在放大器等领域有着广泛的应用,而非线性电路则在整流器等领域发挥着重要作用。

非线性实验报告实验1

非线性实验报告实验1

非线性实验报告实验1在咱们的科学世界里,有很多神奇又有趣的现象等着我们去探索。

今天,我要和大家分享的是一次关于非线性的实验。

我记得有一次,我在公园里散步,看到一个小朋友在玩秋千。

那秋千荡来荡去的,一开始幅度很小,慢慢地越来越大。

这让我一下子就想到了非线性这个概念。

咱们先来聊聊啥是非线性。

简单说,非线性就是那种不按常规出牌,不遵循简单线性规律的东西。

比如说,你给一个系统输入一个小的变化,结果它却给出一个巨大的、不成比例的输出,这就是非线性啦。

这次的实验呢,是关于一个物理现象的。

我们准备了一个简单的装置,就是一个弹簧连着一个小球。

正常情况下,如果我们轻轻拉伸弹簧,小球的位移应该和拉力成正比,这是线性的表现。

但当我们加大拉力,超过一定限度的时候,神奇的事情发生了!弹簧不再是乖乖地按照我们预想的那样伸长,小球的运动也变得复杂起来。

有时候它会突然跳动,有时候又会缓慢移动,完全没有了之前那种规律的样子。

在实验过程中,我可是瞪大眼睛,仔细观察着每一个细节。

就拿测量弹簧的伸长量来说吧,我得拿着尺子,小心翼翼地凑近,生怕读错了一个数字。

那紧张的劲儿,就像是在参加一场重要的比赛。

而且呀,这个实验可没那么一帆风顺。

有好几次,因为操作不当,数据都不准确了,只能重新再来。

我心里那个着急哟,就盼着能快点得到理想的结果。

再说说数据处理的环节。

看着那一堆密密麻麻的数字,头都大了。

不过,为了搞清楚这非线性的奥秘,我还是耐着性子,一点点地分析、计算。

经过多次的尝试和改进,我们终于发现了一些有趣的规律。

原来,在非线性的世界里,小小的变化真的能引发大大的不同。

这让我想到了生活中的很多事情。

比如说,我们学习的时候,可能一开始只是多花了一点时间,多做了一道题,但长期坚持下来,成绩的提升可能会远超我们的想象。

又比如,我们在和朋友相处时,一个小小的关心举动,也许会让友谊变得更加深厚。

总之,这次非线性实验让我明白了,世界并不是总是那么简单和可预测的,有时候小小的改变就能带来意想不到的结果。

仿真设计功能实验报告

仿真设计功能实验报告

实验名称:仿真设计功能实验实验日期:2023年X月X日实验地点:实验室实验人员:XXX、XXX、XXX一、实验目的本次实验旨在通过仿真设计软件,验证所设计的系统功能,并对其性能进行分析与优化。

通过实验,加深对仿真设计方法的理解,提高实际应用能力。

二、实验背景随着计算机技术的飞速发展,仿真设计已成为工程设计的重要手段。

仿真设计可以帮助工程师在产品开发初期预测产品性能,降低研发成本,提高设计质量。

本实验以某电子产品为研究对象,利用仿真设计软件对其电路进行仿真,验证设计功能。

三、实验原理仿真设计的基本原理是利用计算机模拟实际系统的运行过程,通过对系统各参数进行设定,观察系统性能变化,从而对设计进行优化。

本次实验采用仿真设计软件对电路进行仿真,主要包括以下步骤:1. 建立电路模型:根据实际电路,利用仿真设计软件建立电路模型。

2. 设定仿真参数:设定仿真参数,如仿真时间、仿真步长等。

3. 运行仿真:运行仿真,观察系统性能变化。

4. 分析结果:对仿真结果进行分析,验证设计功能,并对设计进行优化。

四、实验内容1. 建立电路模型根据实际电路,利用仿真设计软件建立电路模型。

电路模型包括电源、电阻、电容、电感、二极管、三极管等元件。

2. 设定仿真参数设定仿真参数,如仿真时间、仿真步长等。

仿真时间根据实际需求设定,仿真步长越小,仿真结果越精确,但计算时间越长。

3. 运行仿真运行仿真,观察系统性能变化。

观察电压、电流、功率等参数的变化,分析系统稳定性、可靠性等性能指标。

4. 分析结果分析仿真结果,验证设计功能。

针对仿真过程中发现的问题,对设计进行优化。

五、实验结果与分析1. 仿真结果根据仿真结果,电压、电流、功率等参数均符合设计要求,系统稳定性、可靠性较好。

2. 分析结果(1)电压稳定性:仿真结果显示,在负载变化时,电路输出电压基本稳定,满足设计要求。

(2)电流稳定性:仿真结果显示,在负载变化时,电路输出电流基本稳定,满足设计要求。

实验五 非线性电路设计仿真1

实验五  非线性电路设计仿真1

实验五非线性电路设计仿真一、实验目的1、熟练掌握二极管的特性。

2、掌握非线性电路的分析方,主要有图解法、分段线性化法(折线法)、小信号分析法。

3、熟练利用仿真仪器分析电路。

二、实验原理1、二极管的幅安特性正向特性:外加正向电压小,PN结减薄少,仍呈现大电阻。

有一门槛电压存在。

正向电压大于门槛电压时,PN结厚度大大减小。

正向电压略有增大,正向电流将大大增大,呈现小电阻。

外加电压大于门槛电压以后,可以认为有一固定压降(正向导通压降),硅管为0.6~0.7V。

反向特性:P型及N型半导体中少子漂移形成反向饱和电流。

硅管在几微安以下。

反向击穿特性:反向电压超过一定值,二极管反向击穿。

2、二极管的性能:单向导电性。

三、实验内容i及输入输出电压波形。

实验电路如图所示,求Du)的时候,二极管1、由于直流电源电压影响,当交流电源电压高于某一定值(设为1反向截止;当交流电源电压低于该定值时,二极管导通,所测输出电压随交流电压源变化而变化。

2、当交流电源电压高于某一定值的时候,二极管反向截止,所测电流为0A;当交流电源电压低于该定值时,二极管导通,所测电流随交流电压源变化而变化。

四、实验步骤1、实验电路如图所示(输入交流电压波形-蓝色,输出电压波形-红色)输入输出波形如图所示从而验证了理论分析的结果。

2、实验电路如图所示(输入交流电压波形-蓝色,小电阻电压波形即电流波形-红色)为了测得二极管的电流,在此之路上加一个小电阻(对原电路影响较小)。

从而验证了理论分析的结果。

六、实验小结通过本次实验,我熟练掌握了二极管的特性,掌握了非线性电路的分析方,主要有图解法、分段线性化法(折线法)、小信号分析法,并且可以熟练利用仿真仪器分析电路。

希望今后继续努力!。

实验五 非线性系统仿真

实验五  非线性系统仿真

Z=[0 1 0 0]; shiyanwu; t1=t; y1=y; Z=[0 2 0 0]; shiyanwu; t2=t; y2=y; Z=[0 3 0 0]; shiyanwu; t3=t; y3=y; Z=[0 0 0 0]; shiyanwu; t4=t; y4=y; plot(t1,y1,'r',t2,y2,'g',t3,y3,'b',t4,y4,'c')
y=[0]; Y0=10; S=[0 5 0 0]; Uk=zeros(4,1); Ubb=Uk; t=0:0.01:10; N=length(t); for k=1:N-1 Ub=Uk; Uk=W*Y+W0*Y0; for i=1:4 if(Z(i)~=0) if(Z(i)==1) Uk(i)=satu(Uk(i),S(i)); end if(Z(i)==2) Uk(i)=dead(Uk(i),S(i)); end if(Z(i)==3) [Uk(i),Ubb(i)]=backlash(Ubb(i),Uk(i),Ub(i),S(i)); end end end Udot=(Uk-Ub)/h; Uf=2*Uk-Ub; X=F'.*X+FM'.*Uk+FJ'.*Udot; Yb=Y; Y=FC'.*X+FD'.*Uf; for i=1:4 if(Z(i)~=0) if(Z(i)==4) Uk(i)=satu(Y(i),S(i)); end if(Z(i)==5) Uk(i)=dead(Y(i),S(i)); end if(Z(i)==6) [Y(i),Ubb(i)]=backlash(Ubb(i),Y(i),Yb(i),S(i)); end end end y=[y,Y(4)]; end plot(t,y)

非线性实验报告

非线性实验报告

非线性系统的相平面分析----典型非线性环节一.实验目的1.了解和掌握各种典型非线性环节的数学表达式。

2.用相平面法观察和分析分别由模拟电路和函数发生器产生的典型非线性环节的输出特性。

二.实验原理及说明实验以运算放大器为基本元件,在输入端和反馈网络中设置相应元件(稳压管、二极管、电阻和电容)组成各种典型非线性的模拟电路,模拟电路见图3-4-5 a~ 图3-4-8a 所示。

本实验箱在函数发生器(B5单位)中,还堤供用CPU 做成的典型理想非线性模块,其特性参数可由用户自行设定,它将更方便进行以后的非线性控制系统实验。

1.继电特性理想继电特性的特点是:当输入信号大于0时,输出U 0=+M ,输入信号小于0,输出U 0=-M 。

理想继电特性如图3-4-1所示,模拟电路见图3-4-5,图3-4-1中M 值等于双向稳压管的稳压值,由于流过双向稳压管的电流太小(4mA ),因此实际M 值只有3.7V 。

图3-4-1理想继电特性图3-4-2 理想饱和特性2.饱和特性饱和特性的特点是:当输入信号较小时,即小于|a|时,电路将工作于线性区,其输出U 0=KU i ,如输入信号超过|a|时,电路将工作于饱和区,即非线性区,U 0=M 。

理想饱和特性见图3-4-2所示,模拟电路见图3-4-6,图3-4-2中M 值等于双向稳压管的稳压值,斜率K 等于前一级反馈电阻值与输入电阻值之比,即: K=R f /Ro 。

a 为线性宽度。

3.死区特性死区特性特点是:在死区内虽有输入信号,但其输出U 0=0,当输入信号大于或小于|△|时,则电路工作于线性区,其输出U 0=KU i 。

死区特性如图3-4-3所示,模拟电路见图3-4-7,图3-4-3中斜率K 为:0R R K f =死区)(4.0)(123022V R V R =⨯=∆ 式中R 2的单位K Ω,且R 2=R 1。

(实际△还应考虑二极管的压降值)图3-4-3死区特性图3-4-4 间隙特性4.间隙特性间隙特性的特点是:输入信号从-U i 变化到+U i ,与从+U i 变化到-U i 时,输出的变化轨迹是不重叠的,其表现在X 轴上是△,△即为间隙。

自控实验非线性实验报告

自控实验非线性实验报告

一、实验目的1. 了解非线性系统在自动控制中的应用及其特点。

2. 掌握非线性系统相平面分析方法,分析非线性系统动态性能。

3. 通过实验验证非线性环节对系统性能的影响。

二、实验原理非线性系统是指系统输出与输入之间存在非线性关系的系统。

非线性系统的特点是动态性能复杂,难以用线性理论进行分析。

相平面分析是研究非线性系统动态性能的一种有效方法。

本实验采用相平面分析方法,分析带有饱和非线性环节的控制系统动态性能。

饱和非线性环节是一种常见的非线性环节,其特点是输入输出之间存在饱和限制。

三、实验设备1. PC机一台2. MATLAB软件3. Simulink仿真工具箱四、实验步骤1. 建立带有饱和非线性环节的控制系统模型。

2. 设置系统参数,包括饱和非线性环节的上限和下限。

3. 对系统进行仿真,记录系统输入饱和非线性环节前后的相轨迹图。

4. 分析相轨迹图,比较有无非线性环节的性能。

5. 求解超调量。

五、实验结果与分析1. 建立控制系统模型本实验控制系统模型为:\[ G(s) = \frac{K}{1 + Ts} \]其中,K为比例增益,T为时间常数。

饱和非线性环节为:\[ f(x) = \begin{cases}0 & \text{if } x \leq -0.5 \\x & \text{if } -0.5 < x < 0.5 \\1 & \text{if } x \geq 0.5\end{cases} \]2. 设置系统参数设K=1,T=0.1,饱和非线性环节上限和下限分别为0.5和-0.5。

3. 仿真结果(此处插入仿真结果相轨迹图)从相轨迹图可以看出,饱和非线性环节对系统性能有显著影响。

在饱和非线性环节存在的情况下,系统相轨迹出现弯曲,动态性能变差。

4. 性能分析(1)超调量超调量是衡量系统响应速度和稳定性的重要指标。

本实验中,饱和非线性环节导致系统超调量增加,说明系统响应速度变慢,稳定性变差。

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实验报告
课程名称:计算机仿真
实验项目:非线性控制系统仿真
专业班级:自动化1301班
姓名:杨某某学号:130000000 实验室号:电气楼207 实验组号: 5
实验时间:批阅时间:
指导教师:吴伟成绩:
沈阳工业大学实验报告
(适用计算机程序设计类)
专业班级:自动化1300班学号:130000000 姓名:杨某某实验名称:非线性控制系统仿真
附件A 沈阳工业大学实验报告
(适用计算机程序设计类)
实验步骤或程序:
机器人动力系统简化结构图如下:
传递函数选择Simulink目录下的Continupus\Transfer Fcn
则仿真情况如下:
针对饱和非线性部分,新建satu.m文件:
function uc=satu(ur,s1)
if(abs(ur)>=s1)
if(ur>0)
uc=s1;
else uc=-s1;
end;
else uc=ur;
end;
针对死区非线性部分,新建dead.m文件:
function uc=dead(ur,s1)
if(abs(ur)>=s1)
if(ur>0)
uc=ur-s1;
else uc=ur+s1;
end;
else uc=0;
end;
end;
针对滞环非线性,新建backlash.m文件:
function [Uc,Ubb]=backlash(Urb,Ur,Ucb,S1)
if(Ur>Urb)
if((Ur-S1)>=Ucb)
Uc=Ur-S1;
else Uc=Ucb;
end;
else if(Ur<Urb)
if((Ur+S1)<=Ucb)
Uc=Ur+S1;
else Uc=Ucb;
end;
else Uc=Ucb;
end;
end;
Ubb=Ur;
主函数新建sp4.m文件:
P=[0.1 1 0.5 1;10 1 1 0;2 1 1 0;0 1 20 0];
WIJ=[1 0 1;2 1 1;3 2 1;4 3 1;1 4 -1];
n=4;
Y0=10;
Yt0=[0 0 0 0];
h=0.01;
T=0;
T0=0;
Tf=100;
Nout=4;
A=P(:,1);B=P(:,2);
C=P(:,3);D=P(:,4);
m=length(WIJ(:,1));
W0=zeros(n,1);W=zeros(n,n);
for k=1:m
if (WIJ(k,2)==0);W0(WIJ(k,1))=WIJ(k,3);
else W(WIJ(k,1),WIJ(k,2))=WIJ(k,3);
end;
end;
for i=1:n
if(A(i)==0);
FI(i)=1;
FIM(i)=h*C(i)/B(i);
FIJ(i)=h*h*C(i)/B(i)/2;
FIC(i)=1;FID(i)=0;
if(D(i)~=0);
FID(i)=D(i)/B(i);
else
end;
else
FI(i)=exp(-h*A(i)/B(i));
FIM(i)=(1-FI(i))*C(i)/A(i);
FIJ(i)=h*C(i)/A(i)-FIM(i)*B(i)/A(i);
FIC(i)=1;FID(i)=0;
if(D(i)~=0);
FIM(i)=(1-FI(i))*D(i)/A(i);
FIJ(i)=h*D(i)/A(i)-FIM(i)*B(i)/A(i); FIC(i)=C(i)/D(i)-A(i)/B(i);
FID(i)=D(i)/B(i);
else
end;
end;
end;
Y=zeros(n,1);X=Y;y=0;Uk=zeros(n,1);Ubb=Uk;
t=T0:h:Tf;N=length(t);
for k=1:N-1
Ub=Uk;
Uk=W*Y+W0*Y0;
for i=1:n
if(Z(i)~=0)
if(Z(i)==1)
Uk(i)=satu(Uk(i),S(i));
end;
if(Z(i)==2)
Uk(i)=dead(Uk(i),S(i));
end;
if(Z(i)==3)
[Uk(i),Ubb(i)]=backlash(Ubb(i),Uk(i),Ub(i),S(i));
end;
end;
end;
Udot=(Uk-Ub)/h;
Uf=2*Uk-Ub;
X=FI'.*X+FIM'.*Uk+FIJ'.*Udot;
Yb=Y;
Y=FIC'.*X+FID'.*Uf;
for i=1:n
if(Z(i)~=0)
if(Z(i)==4)
Y(i)=satu(Y(i),S(i));
end;
if(Z(i)==5)
Y(i)=dead(Y(i),S(i));
end;
if(Z(i)==6)
[Y(i),Ubb(i)]=backlash(Ubb(i),Y(i),Yb(i),S(i));
end;
end;
end;
y=[y,Y(Nout)];
end;
plot(t,y)
完成以上工作后,可在matlab Command Window输入命令: Z=[0 1 0 0];S=[0 5 0 0];
sp4
hold on
Z=[4 1 0 0];S=[1 5 0 0];
sp4
hold on
Z=[4 1 0 0];S=[2 5 0 0];
sp4
在不同非线性参数的情况下,输出-输入图像如下:。

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