第9章控制系统Simulink仿真

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matlab simulink 控制系统仿真 书籍

matlab simulink 控制系统仿真 书籍

Matlab/simulink 书籍选择Simulink与信号处理(光盘1张)这本书的一个重要特征是在讨论Simulink的工作原理、Simulink的基本模块库以及用Simulink建立信号处理系统模型时采用了大量实例,提供了近100个Simulink模型文件。

这些建模实例建立在MA TLAB/Simulink的R2 009a的版本之上,并逐个进行了测试。

它们是学习Simulink软件,掌握模块特征和应用场合,进而建立复杂信号处理系统模型的重要参考资料。

本书的另一个重要特征是涉及面广,取材新颖、实用。

本书是学习和使用Simulink对信号处理系统进行模拟和仿真的参考书籍,是笔者对多年来在MathWorks工作期间与公司软件开发人员及众多用户交流、切磋获得的经验、体会的总结和提炼。

全书共8章,介绍了Simulink 的基本知识和Simulink的扩展之一——信号处理模块集,并按照一般信号处理系统的组成方式和信号流程介绍如何用Simulink建立系统模型——包括信号的产生,信号的滤波,信号的统计参数与信号估计,以及如何在S imulink系统模型中实现复杂的数字信号处理算法。

MATLAB/Simu link与控制系统仿真(第2版)本书从应用角度出发,系统地介绍了MATLAB/Simulink及其在自动控制中的应用。

通过典型样例,全面阐述了自动控制的基本原理、系统分类以及控制系统分析与设计的主要方法。

本书从应用角度出发,系统地介绍了MATLAB/Simulink及其在自动控制中的应用。

结合MA TLAB/Simulin k的使用,通过典型实例,全面阐述了自动控制的基本原理以及控制系统分析与设计的主要方法。

全书共分13章,包括自动控制系统与仿真基础知识、MA TLAB计算及仿真基础、Simulink仿真基础、控制系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统校正与综合、线性系统状态空间分析、线性系统状态空间设计、非线性系统、离散控制系统、最优控制等。

Simulink建模与仿真

Simulink建模与仿真

第七章Simulink建模和仿真
7.1 Simulink的概述和基本操作




① 首先,按照排序所决定的次序计算每个模块的输出。 ② 然后,根据当前时刻的输入和状态来决定状态的微分; 得到微分向量后再把它返回给解法器;后者用来计算下一 个采样点的状态向量。一旦新的状态向量计算完毕,被采 样的数据源模块和接受模块才被更新。 在仿真开始时模型设定待仿真系统的初始状态和输出。在 每一个时间步中,Simulink计算系统的输入、状态和输出, 并更新模型来反映计算出的值。在仿真结束时,模型得出 系统的输入、状态和输出。 在每个时间步中,Simulink所采取的动作依次为: ① 按排列好的次序更新模型中模块的输出。Simulink通过 调用模块的输出函数计算模块的输出。Simulink只把当前 值、模块的输入以及状态量传给这些函数计算模块的输出。 对于离散系统,Simulink只有在当前时间是模块采样时间 的整数倍时,才会更新模块的输出。

第七章

Simulink建模和仿真
Matlab具有友好的工作平台和编程环境、简单易学的编程语言、 强大的科学计算和数据处理能力、出色的图形和图像处理功能、 能适应多领域应用的工具葙、适应多种语言的程序接口、模块化 的设计和系统级的仿真功能等,诸多的优点和特点。

Байду номын сангаас
支持Matlab仿真是Simulink工具箱,Simulink一般可以附在 Matlab上同时安装,也有独立版本来单独使用。但大多数用户都 是附在Matlab上,以便能更好地发挥Matlab在科学计算上的优势, 进一步扩展Simulink的使用领域和功能。 本章详细地向用户介绍Simulink地建模方法、使用操作、以及使 用Simulink进行系统级的仿真和设计原理。使读者通过本章地学 习,不但可以进一步掌握计算机仿真的基本概念和理论,也可以 初步学会使用Simulink去真正地运用仿真技术解决科研和工程中 地实际问题。

《Simulink与控制系统仿真(第3版)》的课件 线性系统状态空间分析和非线性系统分析

《Simulink与控制系统仿真(第3版)》的课件 线性系统状态空间分析和非线性系统分析
通过本章,读者能了解非线性系统的发展概况、非线性 系统的数学描述和特性、非线性系统的研究方法和特点 ,掌握非线性系统分析和设计的基本概念和方法以及利 用MATLAB/Simulink对非线性系统进行分析。
11.2 非线性系统概述
含有非线性元件或环节的系统称为非线性系统。非线性特性包括 许多类型,典型的静态非线性特性包括死区非线性、饱和非线性、 间隙非线性和继电非线性。
采用MATLAB绘制相轨迹图
绘制相轨迹图的实质是求解微分方程的解。求解微分方程数 值解的算法有多种,MATLAB提供了求解微分方程的函数组, 常用的有ode45,它采用的计算方法是变步长的龙格-库塔4/5 阶算法。 ode45()常用的调用格式如下: [t, y]=ode45(odefun, tspan, y0) 在用户自己编写的MATLAB函数中既可以描述线性系统特性, 也可以描述非线性系统特性。
Relay:继电非线性; Saturation:饱和非线性; Saturation Dynamic:动态饱和非 线性;
Wrap To Zero:环零非线性。
11.3 相平面法
应用相平面法分析一阶尤其是二阶非线性控制系统,弄清非线性系统的稳定 性、稳定域等基本属性以及解释极限环等特殊现象,具有非常直观形象的效 果。 由于绘制二维以上的相轨迹十分困难,因此相平面法对于二阶以上的系统几 乎无能为力,这是相平面法的局限。
11.2.3 Simulink中的非线性模块
Backlash:间隙非线性; Coulomb&Viscous Friction:库仑 和黏度摩擦非线性;
Dead Zone:死区非线性; Dead Zone Dynamic:动态死区 非线性;
Hit Crossing:冲击非线性; Quantizer:量化非线性; Rate Limiter:比例限制非线性; Rate Limiter Dynamic:动态比例 限制非线性;

simulink教程PPT课件

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Simulink模块库浏览器各部分的用途,如下图所示。 第12页/共187页
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1.【File】菜单
【File】菜单中各选项的名称与功能如下表所示。
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【File】菜单
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2.【Edit】菜单
【Edit】菜单中各选项的名称与功能如下表所示。
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(3)【Callbacks】页 用于定义该模块发生某种指定行为时所要执行的回调函数。 对信号进行标注以及对模型进行注释,方法如下表所示。
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在连线上反映信息
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对注释进行处理
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2.创建模型的基本步骤
利用Simulink进行系统建模和仿真的一般步骤如下。 ➢ 绘制系统流图; ➢ 启动Simulink模块库浏览器,新建一个空白模型窗口; ➢ 将所需模块放入空白模型窗口中,按系统流图的布局连接各模块,并封装子系
【Tools】菜单中部分主要选项的名称与功能如下表所示 。
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【Tools】菜单
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7.【Help】菜单
【Help】菜单中部分主要选项的名称与功能如下表所示。
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【Help】菜单
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9.1.3 Simulink的工作原理
1.图形化模型与数学模型间的关系 2.图形化模型的仿真过程
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1.图形化模型与数学模型间的关系
现实中每个系统都有输入、输出和状态3个基本要素,以及它们之间随时间 变化的数学函数关系,即数学模型。

Simulink仿真操作基本教程

Simulink仿真操作基本教程
b) 选取模块或模块组
◼ 在 Simulink 模 型 或 模 块 库 窗
口内,用鼠标左键单击所需 模块图标,图标四角出现黑 色小方点,表明该模块已经 选中。
c) 模块拷贝及删除
◼ 在模块库中选中模块后,按 住鼠标左键不放并移动鼠标 至目标模型窗口指定位置, 释放鼠标即完成模块拷贝。
◼ 模块的删除只需选定删除的 模块,按Del键即可。
a) 启动Simulink。
➢ 单击MATLAB Command窗口工具条上的Simulink图标,或者
在MATLAB命令窗口输入simulink,即弹出图示的模块库窗 口界面(Simulink Library Browser)。该界面右边的窗口给出 Simulink所有的子模块库。
➢ 常用的子模块库有 Sources( 信 号 源 ) , Sink( 显 示输出),Continuous(线性连 续系统),Discrete(线性离 散系统),Function & Table (函数与表格),Math(数学 运算), Discontinuities (非 线性),Demo(演示)等。
图9-15 定步长算法
图9-16 变步长算法
第一章 Simulink动态仿真
① Solver页 ➢ Error Tolerance(误差限度): 算法的误差是指当前状态值与当前
状态估计值的差值,分为Relative tolerance(相对限度)和Absolute tolerance(绝对限度),通常可选auto。
第一章 Simulink动态仿真
a) 启动Simulink
① 用鼠标右键点击Simulink菜单项,则弹出一菜单条,点击该菜单
条即弹出该子库的标准模块窗口.如单击左图中的【Sinks】,出现 “Open the ‘Sinks’Library”菜单条,单击该菜单条,则弹出右图所 示的该子库的标准模块窗口。

第9章 控制系统的计算机仿真应用

第9章 控制系统的计算机仿真应用

(2)零极点增益模型 ) 在 MATLAB中 , 用函数命令 中 用函数命令zpk( ) 来建立控制系统的零 ( 极点增益模型, 极点增益模型,zpk()函数的调用格式为: ( 函数的调用格式为: sys= zpk(num, den) ( ) sys= zpk(num,den, Ts) ( ) sys= zpk(M) ( ) tfsys= zpk(sys) ( ) 其中: 其中: sys= zpk(num,den)函数返回的变量 ( )函数返回的变量sys为连续系 为连续系 统的零极点增益模型。函数输入参量的含义同tf( 统的零极点增益模型 。 函数输入参量的含义同 ( ) 函数 命令的解释。 命令的解释。
解决实际问题时, 解决实际问题时, 常常需要对自控系统的数学模型进 行转换。 行转换 。 MATLAB 6. 提供了前三种数学表达式数学模型 传递函数模型、零极点增益模型与状态空间模型) (传递函数模型、 零极点增益模型与状态空间模型)之间 转换的函数: 转换的函数:ss2tf(),ss2zp(),tf2ss(),tf2zp(), ( ( ( ( zp2ss(),zp2tf()。这些函数之间的转换功能可用表 这些函数之间的转换功能可用表9( ( 1说明。 说明。 说明 函 数名 ss2tf ss2zp tf2ss tf2zp zp2ss zp2tf 函 数 功 能 将系统状态空间模型转换为传递函数模型 将系统状态空间模型转换为零极点增益模型 将系统传递函数模型转换为状态空间模型 将系统传递函数模型转换为零极点增益模型 将系统零极点增益模型转换为状态空间模型 将系统零极点增益模型转换为传递函数模型
9.1.2 环节方框图模型的化简
系统是由多个环节组成。 系统是由多个环节组成。每个环节又是由多个元件构成 环节在MATLAB里又叫模块。以下介绍环节方框图模 里又叫模块。 的。环节在 里又叫模块 型的化简。 型的化简。 1.环节串联连接的化简 . 使用series()函数命令,不必做多项式的乘除运算即 使用 ( 函数命令, 可实现两个环节传递函数( 可实现两个环节传递函数 ( sys1与 sys2) 串联连接 。 如果 与 ) 串联连接。 sys1= tf(num1,den1),sys2= tf(num2,den2),其命令 ( ) ( ) 格式为: 格式为: sys= series(sysl,sys2) ( ) 如果已知两个环节状态空间模型的矩阵组分别为: 如果已知两个环节状态空间模型的矩阵组分别为 : (a1,b1,c1,d1)与(a2,b2,c2,d2),则求两个环节串联连接 ) ) 等效系统状态空间模型[ 等效系统状态空间模型[a,b,c,d]矩阵组的命令格式为: ]矩阵组的命令格式为: [a,b,c,d]= series(a1,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2) ] ( ) 需要特别指出, 需要特别指出,series()函数命令还可以将多个环节按两 ( 两串联的形式多次递归调用加以连接,进行等效化简。 两串联的形式多次递归调用加以连接,进行等效化简。

倒立摆控制系统的Simulink仿真

倒立摆控制系统的Simulink仿真

倒立摆控制系统的Simulink 仿真本文针对一个倒立摆系统进行了系统的建模、求解、控制系统的设计,并且使用Simulink 对控制算法进行了仿真。

一、模型的描述倒立摆系统如图(1),设有一个倒立摆装在只能沿x 轴方向移动的小车上,图中1m 为小车的质量,2m 为摆球的质量,g 为重力加速度,l 为摆长,J 为摆的转动惯量。

当小车受到外力()f t 的作用时,小车产生位移()x t ,且摆产生角位移()t θ。

二、模型的建立下面针对该倒立摆系统进行建模求解。

当小车1m 在外力作用下产生位移()x t 时,摆球受力情况如图(2)所示。

图中2m g 为摆球2m 所受重力,222()d x t m dt 为x 方向的惯性力,2sin ()m g t θ为垂直于摆杆方向的重力分量。

在x 方向上,小车的惯性力矩为212()d x t m dt ,摆球产生的位移量为()sin ()x t l t θ+;在垂直于摆杆的方向上,摆球的转动惯性力为22()d t J dt θ;222()d x t m dt的分力为222()cos ()d x t m t dt θ。

图(1)装有倒立摆的小车 图(2)倒立摆受力图根据牛顿运动定律,按照力的平衡原理,可以分别列出该系统在x 方向上和垂直于摆杆方向上的的运动方程222122222()()[sin ()]()d x t d x t d l t m m m f t dt dt dt θ++=(1) 222222()()cos ()sin ()d t d x t J m l t m lg t dt dtθθθ+= (2) 三、模型的求解3.1微分方程组的求解联立式(1)、(2),经过方程组的恒等变形得2222222122222()()2[()cos ()]sin 2()2sin ()()2()d x t d t m m J m l t m l g t Jm l t dt dtJf t θθθθ+-=-++ (3) 2222222212221222()()[cos ()()]sin ()cos ()()()sin ()()d t d t m l t m m J m l t t dt dtm m m lg t m lf t θθθθθθ-+=-++ (4) 由式(3)、(4)令''121343()(),(),()(),()()x t t x x t x t x t x t x t θ====,可建立如下的微分方程组进行求解'12'2222221222222122'34'222422222122()()1()()(sin ()cos ()()()sin ()cos ()()())()()1()()(sin 2()2sin ()()2())2[()cos ()]x t x t d t x t x m l t t m m m lg t m l t m m J dt m lf t x t x t d t x t m l g t Jm l t Jf t m m J m l t dt θθθθθθθθθ⎧=⎪⎪=-+⎪-+⎪+⎨==-+++-⎪⎪⎪⎪⎩3.2控制系统的分析与设计在该模型中,对该倒立摆系统实施角度环、速度换的控制,并假设小车在运行过程中受到空气阻力,阻力大小与小车的速度成正比。

第9章电力系统的MATLAB建模与仿真

第9章电力系统的MATLAB建模与仿真
2.三相断路器模块 外部控制方式、带缓冲电路和不带缓冲电路的三相断路器模块 图标如图9-60所示。
3.三相故障模块
图9-60三相断路器模块图标
图9-63三相故障模块图标
9.6 电力系统电磁暂态仿真
9.6.2暂态仿真分析
例9.4线电压为 300kV的电压源经过一个断路器和300km的输电线路向负荷供电。搭 建电路对该系统的高频振荡进行仿真,观察不同输电线路模型和仿真类型的精度差 别。
9.5.1连续系统仿真
9.5电力系统稳态仿真
(2)Powergui仿真
由图 9-45 可见,PI 形电 路左侧的电压相量为 244.88∠0.19 kV,PI 形 电路右侧的电压相量为 166.41∠3.66kV,PI形 电路上的电流为 529.21∠-86.12A。负荷 侧电流为610.17∠86.15 A。
9.6 电力系统电磁暂态仿真
9.7电力系统机电暂态仿真
精确地确定所有电磁参数和机械运动参数在暂态过程中的变化是困难的,对于解 决一 般的工程实际问题往往也是不必要的。通常,暂态稳定性分析计算的目的在于 确定系统在给定的大扰动下发电机能否继续保持同步运行。因此,只需研究表征发 电机是否同步的转子运动特性,即功角δ随时间变化特性便可以了。这就是通常说的 机电暂态过程,即稳定性问题。
。 解: (1)按图9-65搭建仿真单相电路图,选用的各模块的名称及提取路径
(2)设置模块参数和仿真参数。并联RLC 模块 Zeq的参数设置如图 9-66 所示。断路器模块 Breaker 的参数设置如图 9-67 所示。其余元件参数与 例9.2相同,仿真参数的设置也与例9.2相同。仿真结束时间取为 0.02 s。
9.2 MATLAB/SIMULINK的特点

MATLAB编程及应用 李辉 PPT课件 第9章 Simulink工具箱

MATLAB编程及应用 李辉 PPT课件 第9章 Simulink工具箱

Control System Toolbox
控制系统工具箱
Communication Toolbox
通信工具箱
Financial Toolbox
财政金融工具箱
System Identification Toolbox
系统辨识工具箱
Fuzzy Logic Toolbox
模糊逻辑工具箱
Higher-Order Spectral Analysis Toolbo
9.2.1 Simulink的启用方法
图9-1 启动Simulink的两种方法
9.2 Simulink工具箱
启动Simulink后,即弹出如图9-2所示的Simulink Start Page界面,其中按钮的功能如表9-2所示。
图9-2 “Simulink Start Page”窗口
图9-4 模块库工具箱窗口
9.2.2 Simulink界面与菜单
9.2.3 Simulink如图9-5所示,这使得用户能够针对不同行业的数学模型进行快速设计。
图9-5 Simulink模块库
MATLAB 2021a版本中的Simulink工具箱按功能分为以下20类子模块库。Commonly Used Blocks:常用模块库。Continuous:连续系统模块库。Dashboard:仪表盘模块库。Discontinuities:非线性系统模块库。Discrete:离散系统模块库。Logic and Bit Operations:逻辑运算和位运算模块库。Lookup Tables:查找表模块库。
神经网络工具箱
Optimization Toolbox
优化工具箱
Partial Differential Toolbox

simulink 仿真教程(从入门到入土) 报告(真)

simulink 仿真教程(从入门到入土) 报告(真)

Simulink仿真摘要:simulink作为matlab的衍生模组,具有强大的仿真能力。

原则上你可以将任意具有明确映射关系的物理量进行仿真模拟。

对于相互间关系不明确的物理量,则可以通过输入输出数据的采集,然后通过模糊控制的方案替代明确的映射关系。

本文主要针对的是以电焊机电路为主,其他仿真为辅的教程性质的文章。

关键词:matlab Simulink 仿真电焊机教程第一章初识软件 (2)1.1 simulink 简介 (2)1.2 simulink基础页面 (2)1.3 常用库的介绍 (3)1.3.1 simulink库 (4)1.3.1.1 常用模块库 (4)1.3.1.2 其他常用子库模块 (6)1.3.2 电气库Simscape (7)1.3.2.1 Electrical库 (7)1.3.2.2 Specialized Technology库 (8)1.4模块连接 (9)第二章简单仿真系统的建立 (11)2.1传递函数S信号仿真 (11)2.1.1 运放环节的等效替代 (11)2.1.2 等效变换 (12)2.1.3 逻辑仿真 (13)2.2电气库仿真 (13)2.3子系统和模块的建立 (15)2.3.1 子系统的建立 (15)2.3.2 模块的建立 (16)第三章复合仿真 (18)3.1 m函数模块 (18)3.1.1 简单编程 (18)3.1.2 部分函数介绍 (19)3.2 整体模型 (21)3.3 仿真注意事项 (22)3.3.1 注意事项1 (22)3.3.2 注意事项2 (23)3.3.3 注意事项3 (24)3.3.4 注意事项4 (24)结语 (25)第一章初识软件Matlab作为一块应用广泛的软件,在许多领域中具有广泛的应用,所以掌握matlab的一些基础运用是一个很有用的技能。

Matlab广泛应用于数字图像处理,程序控制,仿真模拟等多个领域之中。

这款软件的核心基础在于强大的矩阵计算能力,无论是程序处理还是仿真计算,其本质就是通过矩阵运算的方式得出解。

9.1-9.3 simulink基本操作及模块库

9.1-9.3 simulink基本操作及模块库
Configurable Subsystem:可配置子系统 Atomic Subsystem:原子子系统 Enabled Subsystem:使能子系统 Enabled and Triggered Subsystem:使能触发子系统 For Iterator Subsystem:For循环子系统 Function-Call Generator:函数调用发生器 Function-Call Subsystem :函数调用子系统
If Action Subsystem:If 条件子系统 In1:输入端。
Out1:输出端。 Subsystem:条件执行子系统 Subsystem examples:通用子系统 Switch Case : Switch Case子系统 Switch Case Action Subsystem: Switch Case动作子 系统 Triggered Subsystem:触发子系统 While Iterator Subsystem:当型循环子系统
Zero-Order Hold:零阶采样和保持器
4、Look-up Tables(查询表模块)
Interpolation (n-D) using PreLook-Up:对输入信号进行 内 插运算
Look-Up Table:对输入信号进行一维线性内插运算 Look-Up Table(2-D):对输入信号进行二维线性内插运算 Look-Up Table (n-D):对输入信号进行n维线性内插运算 PreLook-Up Index Search:查找输入信号所在范围
Dot Product:点乘运算
Logical Operator:信号逻辑运算 Magnitude-Angle to Complex:幅值与相位转化为复数形 式 Math Function:特定的一些数学函数,包括指数函数、 对数函数、求平方、开根号等常用 数学函数

第9章 汽车四轮转向控制系统的仿真 [基于MATLAB的控制系统仿真及应用]

第9章 汽车四轮转向控制系统的仿真 [基于MATLAB的控制系统仿真及应用]

0.41194
0.21239 B 0.85521
0.21149 D 10.67067
18
9.3.3 基于Matlab仿真
Amplitude
1、在低速(V 30km / h )下的系统仿真
0.5
Step Response
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5
Amplitude
Step Response
8
7
6
5
4
3
2
1
00
3
6
9
12
15
Time (sec)
图9.3.4高速时横摆角速度响应曲线
4WS车辆的横摆角 速度响应迅速,很 好地实现了驾驶员 的转向意图,同时 准确地跟踪了期望 的横摆角速度。
22
由最优控制理论可知,若控制输入为
c KX R1BT LX 则性能指标J为最小
最优控制可用 c 最优反馈增益矩阵写成:
c KX [k1
得到

k2
]

r


(k1

k2r)
X ( A BK ) X Ds
16
9.3.3 基于Matlab仿真
-3
-3.50
1
2
3
4
Time (sec)
图9.3.1低速时质心侧偏角响应曲线
与2WS汽车相比,采 用最优控制的4WS车 辆的质心侧偏角瞬态 响应性能得到很大改 善,能够很快地到达 稳态值,超调量明显 减小,汽车的运动姿 态得到了很好的控制
19
9.3.3 基于Matlab仿真
1、在低速(V 30km / h)下的系统仿真

MATLABSimulink在系统建模与仿真中的应用

MATLABSimulink在系统建模与仿真中的应用

MATLABSimulink在系统建模与仿真中的应用第一章:MATLAB与Simulink简介MATLAB和Simulink是数学、工程和科学领域中广泛使用的工具。

MATLAB是一种高级技术计算语言,Simulink则是一种基于图形化建模的仿真环境。

这两种工具的结合为系统建模和仿真提供了强大的平台。

第二章:系统建模基础系统建模是一种将现实世界中的问题转化为数学模型的过程。

这个过程包括选择合适的数学工具和方法,将现实世界的元素映射到数学符号,并建立系统的关系方程。

MATLAB提供了丰富的数学函数和工具,使得系统建模变得更加简单和高效。

第三章:Simulink图形化建模Simulink提供了一种直观且易于使用的图形化界面,用户可以通过拖拽和连接各种模块来构建系统模型。

Simulink中的模块代表了不同的物理组件或处理单元,如传感器、电路、控制器等。

用户可以通过设置各个模块的参数和初始条件来建立完整的系统模型。

第四章:系统仿真与分析Simulink不仅提供了图形化建模的功能,还可以进行系统的仿真和分析。

用户可以通过Simulink内置的求解器和仿真器来模拟系统的运行过程,并获得各种关键性能指标,如系统的稳定性、响应时间等。

同时,Simulink还支持多种优化算法,可以帮助用户优化系统的设计和性能。

第五章:系统参数优化系统参数的优化是系统建模与仿真中的重要环节。

MATLAB提供了丰富的优化工具箱,用户可以通过设置参数范围和优化目标来自动寻找最优解。

Simulink与MATLAB的无缝集成使得系统建模与仿真可以更加高效地与参数优化相结合。

第六章:应用案例分析通过系统建模与仿真,MATLABSimulink在各个领域都有广泛的应用。

以汽车行业为例,通过建立电动汽车的动力系统模型,可以优化电池容量和控制策略,从而提高整车的性能和续航里程。

在航空航天领域,Simulink可以用于设计和验证飞机的控制系统,以确保其安全性和稳定性。

simulink动态系统建模仿真 第9章

simulink动态系统建模仿真 第9章

第9章 使 用 子 系 统 9.1.1 Simulink子系统定义 子系统定义 1.虚拟子系统 . 虚拟子系统在模型中提供了图形化的层级显示。它简化 了模型的外观,但并不影响模型的执行,在模型执行期间, Simulink会平铺所有的虚拟子系统,也就是在执行之前就扩 展子系统。这种扩展类似于编程语言,如C或C++中的宏操 作。
第9章 使 用 子 系 统
图9-1
第9章 使 用 子 系 统
图9-2
第9章 使 用 子 系 统 用户可以在子系统窗口中添加组成子系统的模块。例如, 图9-3中的子系统包含了一个Sum模块,两个Inport模块和一 个Outport模块,这个子系统表示对两个外部输入求和,并 将结果通过Outport模块输出到子系统外的模块。此时的子 系统图标也变成图9-3中的右图所示。
第9章 使 用 子 系 统 (4) 函数调用子系统(Function-Call Subsystem)。函数调 用子系统类似于用文本语言(如M语言)编写的S-函数,只不 过它是通过Simulink模块实现的。用户可以利用Stateflow图、 函数调用生成器或S-函数执行函数调用子系统。Simulink限 制放置在函数调用子系统内的模块类型,这些模块不能明确 指定采样时间,也就是说,子系统内的模块必须具有-1值的 采样时间,即继承采样时间,因为函数调用子系统的执行具 有非周期性。用户可以通过把Trigger端口模块放置在子系统 内,并将Trigger type参数设置为function-call的方式来创建 函数调用子系统。
第9章 使 用 子 系 统
9.2 创建条件执行子系统
条件执行子系统也是一个子系统,但在模型中是否执行 条件子系统则取决于其他条件信号。这个控制子系统执行的 信号称为控制信号,控制信号在单独的控制输入端口进入子 系统。 当用户想要建立复杂的模型,而且模型中某些组件的执 行依赖于其他组件时,条件执行子系统就非常有用了。

从入门到精通教程第章Simulink仿真环境

从入门到精通教程第章Simulink仿真环境

7.2 Simulink的工作环境
在MATLAB的命令 窗口输入“simulink” ,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。
7.2.1 一个简单的Simulink实例
例7-1 将一个阶跃输入信号送到积分环节 ,并将积分后的信号送到示波器显示。 1. 创建空白模型 2. 添加模块 3. 添加连接 4. 仿真 5. 保存模型
9. 模块的属性设置 (1)“General”选项卡 (3)调用函数(Callbacks) (2)“Block Annotation”选项卡
7.4 Simulink在控制系统中的应用实例
例7-8 创建一个Simulink模型使用PID控 制器控制三阶系统,查看其输出响应。
练习
7.5子系统与封装 7.5.1 创建子系统
2. 触发子系统 触发子系统是指当触发事件发生时开始执 行子系统。与使能子系统相类似,触发子系 统的建立要把Signals & Systems模块库中 的Trigger模块拷贝到子系统中。
例 利用触发子系统原理将一锯齿波转换成方波。 操作步骤如下: (1)用Signal Generator、Subsystem和Scope模块构成 一子系统,双击Signal Generator模块图标在Wave from 的下拉列表框中选择sawtooth,即锯齿波。 (2)将上例中的Enable模块换成Trigger触发模块。双击 该模块并选Trigger type触发事件形式为either,即上跳沿 或下跳触发。 (3)完成新建模型窗口中各模块间的连接,并存盘。 (4)双击示波器模块,然后选择Simulink菜单中的start命 令,就可看到方波。

matlabsimulink课程设计

matlabsimulink课程设计

matlabsimulink课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解Matlab Simulink的基础知识,掌握其功能模块与操作流程。

2. 学生能运用Simulink构建简单的系统模型,并实现仿真。

3. 学生了解Simulink在不同学科领域的应用,并能结合实际案例分析模型。

技能目标:1. 学生能独立进行Simulink操作,包括模块的选择、连接、参数设置等。

2. 学生能通过Simulink解决简单的实际问题,具备一定的模型分析和优化能力。

3. 学生能够利用Simulink进行数据可视化,并能撰写实验报告。

情感态度价值观目标:1. 学生培养对Matlab Simulink学习的兴趣,认识到其在工程领域的实用价值。

2. 学生通过小组合作完成课程任务,培养团队协作能力和沟通技巧。

3. 学生在课程学习过程中,培养严谨的科学态度和问题解决能力。

课程性质:本课程为选修课,以实践操作为主,注重培养学生的实际应用能力。

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:结合学生特点和课程性质,教师应以案例教学为主,引导学生通过实际操作掌握Simulink的使用,注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。

同时,关注学生的情感态度价值观的培养,提高学生的学习兴趣和积极性。

通过本课程的学习,使学生能够将Simulink应用于实际问题的解决,为后续学习和工作打下基础。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. Simulink基础操作与功能模块介绍:涵盖Simulink的启动、界面认识、模块库的浏览和选择等基础操作。

- 教材章节:第1章 Simulink基础2. 建立和仿真简单系统模型:学习如何构建、修改和运行简单的Simulink模型。

- 教材章节:第2章 搭建Simulink模型3. Simulink子系统和条件执行:介绍子系统的创建、封装以及条件执行的概念和应用。

matlab基础练习题及答案

matlab基础练习题及答案

第1章MATLAB基础1。

4 MATLAB操作桌面有几个窗口?如何使某个窗口脱离桌面成为独立窗口?又如何将脱离出去的窗口重新放置到桌面上?答:在MATLAB操作桌面上有五个窗口。

在每个窗口的右上角有两个小按钮,一个是关闭窗口的Close 按钮,一个是可以使窗口成为独立窗口的Undock按钮,点击Undock按钮就可以使该窗口脱离桌面成为独立窗口。

在独立窗口的Desktop菜单中选择Dock.。

.项就可以将独立的窗口重新放置到桌面上。

1.5 如何启动M文件编辑/调试器?答:在操作桌面上选择“建立新文件”或“打开文件"操作时,M文件编辑/调试器将被启动.在命令窗口中键入edit命令时也可以启动M文件编辑/调试器.1.6 存储在工作空间中的数组能编辑吗?如何操作?答:存储在工作空间的数组可以通过数组编辑器进行编辑:在工作空间浏览器中双击要编辑的数组名打开数组编辑器,再选中要修改的数据单元,输入修改内容即可。

1.7 命令历史窗口除了可以观察前面键入的命令外,还有什么用途?答:命令历史窗口除了用于查询以前键入的命令外,还可以直接执行命令历史窗口中选定的内容、将选定的内容拷贝到剪贴板中、将选定内容直接拷贝到M 文件中。

1。

8 如何设置当前目录和搜索路径,在当前目录上的文件和在搜索路径上的文件有什么区别? 答:当前目录可以在当前目录浏览器窗口左上方的输入栏中设置,搜索路径可以通过选择操作桌面的file 菜单中的Set Path 菜单项来完成。

在没有特别说明的情况下,只有当前目录和搜索路径上的函数和文件能够被MATLAB 运行和调用,如果在当前目录上有与搜索路径上相同文件名的文件时则优先执行当前目录上的文件,如果没有特别说明,数据文件将存储在当前目录上。

1.9 在MATLAB 中有几种获得帮助的途径?答:(1)帮助浏览器:选择view 菜单中的Help 菜单项或选择Help 菜单中的MATLAB Help 菜单项可以打开帮助浏览器.(2)help 命令:在命令窗口键入“help ” 命令可以列出帮助主题,键入“help 函数名”可以得到指定函数的在线帮助信息。

第九章Simulink仿真教程

第九章Simulink仿真教程

仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1.
Sources库 ② Step:产生幅值、阶跃时间可设置的阶跃信号。 双击图标 ,弹出阶跃信号的参数设置框图。图中参数为Si mulink默认值。

当设置幅值为0.8,阶跃时间 为1秒时,阶跃波形如下图 所示:
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
2.
Sinks 库 示波器属性对话框
设置Y轴个数 设置显示的时间范围 选择轴的标注方法 确定显示频度(每隔n-1个 数 据 点 显 示 一 次 ) 确定显示点的时间间隔(缺 省为0表示连续显示) 示波器属性对话框General页
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.2.1 Simulink模块库 2. Sinks 库
③ :示波器。显示在仿真过程产生的信号波形。双击该图 标,弹出示波器窗如右图所示:
打开示波器 属性对话框
设置为浮动示 波器 把当前轴的设置 保存为该示波器 的缺省设置
分别管理X-Y、 X和Y轴向变焦
取当前窗中信号 最大、最小值为 纵坐标的上下限
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.1 Simulink 基本操作
9.1.1 启动Simulink b) 打开空白模型窗口 模型窗口用来建立系统的仿真模型。只有先创建一个空白的 模型窗口,才能将模块库的相应模块复制到该窗口,通过必 要的连接,建立起Simulink仿真模型。也将这种窗口称为Sim ulink仿真模型窗口。 以下方法可用于打开一个空白模型窗口: 在MATLAB主界面中选择【File:NewModel】菜单项; 单击模块库浏览器的新建图标 ; 选中模块库浏览器的【File : New Model】菜单项。 所打开的空白模型窗口如图所示。

Simulink建模仿真实例详解

Simulink建模仿真实例详解

K
Out1
In1
In1 Out1 In2
crtanim2 Animation function
Feedback gain using LQR design.
State estimator
Inputs & Sensors
Inputs & Sensors1 Double Mass-Spring System (Double click on the "?" for more info) To start and stop the simulation, use the "Start/Stop" selection in the "Simulation" pull-down menu ?
1.3.3 Simulink 应用举例
(原教材P6例子)
在Matlab命令窗口中输入 dblcart1 右图所示的模型用来 模拟双质量-弹簧系 统在光滑平面上受一 个周期力情况下的运 动状态,其中周期力 只作用在左边的质量 块上。 F(t)
x' = Ax+Bu y = Cx+Du Plant
Demux Actual Position
静态系统模型 动态系统模型 连续系统模型 代数方程 集中参数 微分方程 分布参数 偏微分方程 离散系统模型 差分方程
1.1.2 计算机仿真
1. 仿真的概念 仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础,以计算机和各种专用物理设备为工具,借 助系统模型对真实系统进行试验的一门综合性技术。 2. 仿真分类 ( 1 )实物仿真:又称物理仿真。是指研制某些实体模型, 使之能够重现原系统的各种状态。早期的仿真大多属 于这一类。 优点:直观,形象,至今仍然广泛应用。 缺点:投资巨大、周期长,难于改变参数,灵活性差。
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步骤,基本参数设定包括仿真的起始时间与终止时间、仿
真的步长大小与求解问题的算法等。
当选择算法是可变步长类型“Variable-step”时,
“Solver”标签页如图9-1所示;当选择固定步长类型的算法
“Fixed-step”时,“Solver”标签页如图9-2所示。
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
图9-1 “Solver”可变步长仿真参数设置窗口
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
图9-2 “Solver”固定步长仿真参数设置窗口
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
“Solver”解算器标签页参数设定窗口中各选项的意义如下: (1)“Simulation time”——仿真时间设置 (2)“Solver options”——算法选择操作 (3)“output options”——输出选择 (4)标签页右下部4个按钮的功能 “OK”按钮:参数设置完毕可将窗口内的参数值应用于仿真, 并关闭对话框。 “Cancel”按钮:立即撤销对参数的修改,恢复标签页原来的 参数设置,关闭对话框。 “Help”按钮:打开并显示该模块使用方法说明的帮助文件。 “Apply”按钮:修改参数后的确认,表示将目前窗口改变的 参数应用于仿真,并保持对话框窗口的开启状态。
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
(3)Diagnostics标签页:设置在仿真过程中出现各类 错误时的操作处理。 (4)Advanced标签页:设置高级仿真属性,如模块的简 化、在仿真过程中使用逻辑信号等。 (5)Real-Time Workshop标签页:设置实时工具中的参 数,如允许用户选择目标语言模板、系统目标文件等。
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
图9-3 设定工作空间Workspace参数窗口
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
9.2 控制系统的Simulink仿真
9.2.1 利用Simulink系统仿真模型的仿真处理
1.仿真的启动与停止
(1)在Simulink的模型窗口下,选择“Simulation”中的 “Start”命令可以对系统进行仿真。仿真开始后“Start”变为 “Pause”,点击“Pause”可暂停仿真执行,点击“Stop” 可停 止仿真。
(1)将仿真结果信号输入到输出模块“Scope”示波器、
“XY Graph”二维X-Y图形显示器与“Display”数字显示器中
直接查看图形或者数据。
(2)将仿真结果信号输入到“To Workspace”模块中,即
保存到MATLAB工作空间里,再用绘图命令在MATLAB命令
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
9.1 Simulink仿真的参数设置
9.1.1 系统模型的实时操作与仿真参数设置 1.系统模型的实时操作
在Simulink环境下创建系统仿真模型后,在菜单操作 方式下可对系统模型或框图进行如下的实时操作: (1)被仿真模块的参数允许有条件地实时修改。 (2)离散模块的采样时间允许实时修改。 (3)允许用浮空示波器(Floating Scope)实时观察任 何一点或几点的动态波形。 (4)在进行一个系统仿真的过程中,允许同时打开另一 个系统进行处理。
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
9.1.2 Solver解算器标签页的参数设置
执行“Simulation”下的“Simulation Parameters”命令
后,会弹出仿真参数设置对话框标签之一“Solver”解算器
标签页。
“Solver”标签页参数设定是进行仿真工作前准备的必须
间输入数据、初始化状态模块(State)、把仿真结果保存到 当前工作空间等功能。 (1)“Load from workspace”:从当前工作空间输入数据 (2)“initial state”:初始化状态模块 (3)“Save to workspace”:保存仿真结果到当前工作空间 (4)“Save options”——变量存储选项
(2)单击 “Start Simulation”按钮也可以对系统进行仿真。
仿真开始后按钮变为“Pause Simulation”按钮,点击按钮可
暂停仿真,点击“Stop”按钮可停止仿真。
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
2.Simulink仿真结果的观察与分析方法
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
2.仿真参数的设置方法 系统仿真前要对仿真算法、输出模式等各种参数进行设 置,这就是“Simulation”下的“Simulation Parameters”菜 单命令要完成的任务。打开一个仿真参数对话框后可以设 置仿真参数,该对话框包含以下5个可相互切换的标签页: (1)Solver解算器标签页:设置仿真的起始时间与终止时 间、仿真的步长大小与求解问题的算法等。 (2)Workspace I/O工作空间标签页:管理对MATLAB工作 空间的输入和输出操作。
第9章
控制系统的Simulink仿真
本章主要教Leabharlann 内容➢对系统进行Simulink仿真的参数设置 ➢Simulink的系统仿真模型进行仿真的方法 ➢Simulink的动态结构图进行仿真的方法
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
本章教学目的及要求
➢熟悉Simulink的基本操作 ➢掌握Simulink仿真过程中的参数设置方法 ➢掌握控制系统的Simulink仿真具体应用
第9章控制系统Simulink仿真
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第9章
控制系统的Simulink仿真
9.1.3 Workspace I/O工作空间标签页参数设置 仿真控制参数Simulation Parameters的设定对话框标签
之二为“Workspace I/O”工作空间标签页,如图9-3所示。 对该标签页中的各类参数设置后,可以实现从当前工作空
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