实验四-SIMULINK仿真模型建立及仿真
Simulink实验报告
实验一：AM 信号的调制与解调实验目的：1.了解模拟通信系统的仿真原理。
2.AM 信号是如何进行调制与解调的。
实验原理：1.调制原理：AM 调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程,就是按原始电信号的变化规律去改变载波某些参量的过程。
+m(t)S AM (t)A 0cos ωc tAM 信号的时域和频域的表达式分别为:()()[]()()()()t t m t A t t m A t S C C C AM ωωωcos cos cos 00+=+=式（4-1） ()()()[]()()[]C C C C AM M M A S ωωωωωωδωωδπω-+++-++=210 式（4-2）在式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
其频谱是DSBSC-AM 信号的频谱加上离散大载波的频谱。
2.解调原理：AM 信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM 信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM 相干解调原理框图如图。
相干解调（同步解调）：利用相干载波（频率和相位都与原载波相同的恢复载波）进行的解调，相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
相干载波的提取：（1）导频法：在发送端加上一离散的载频分量，即导频，在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波，导频的功率要求比调制信号的功率小；（2）不需导频的方法：平方环法、COSTAS环法。
LPF m0(t)S AM(t)cosωc tAM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成：（1）整流：只保留信号中幅度大于0的部分。
（2）低通滤波器：过滤出基带信号；（3）隔直流电容：过滤掉直流分量。
实验内容：1.AM相干解调框图。
实验四基于Simulink进行系统仿真微分方程传递函数
实验四基于Simulink进行系统仿真（微分方程、传递函数）」、实验目的1）熟悉Simulink的工作环境；2）掌握Simulink数学工具箱的使用；3）掌握在Simulink的工作环境中建立系统仿真模型。
乙实验内容系统微分方程：2d^P ・1O3_M . io3y（t）=io8u（t）dt2dt系统传递函数：G（S）=Y⑸「1O88U（s） s2+1O3s + 1O8 u（t） =11、仿真电路用微分方程搭建系统仿真模型用状态方程搭建系统仿真模型2、电路元件参数的设置1）设置Gain 参数■7) Function Block Parameters: Gai Gain2）设置Gainl参数X Element-wise gain (y = K* *uj or matrin gain Cy = K*u or y = 口*K)・3）设置Gain2的参数吕 Function Block Parameters: Gain2_________ __________________________________________________________________ GainElement-ifise gain Cy = K* *uj or mat r ix gain (y = K*u or y = u*K).Nlain Signal Att nbutes Paranet er kttribut BSGain: le8 Multiplication ： Elejnent-wise(K, *u)Sample time 1 for inherited):-14）设置State-Space 的参数H ^unction Block Parameters: GainlApplyCancel磊=unction Block Parameters: State-Space5）设置Transfer Fcr t勺参数[Ie8]OK [1 le3 le8]3、仿真结果微分方程状态方程-unction Block Parameters: Tr^nsfer -cnTransfer FenParametersNmerator coefficients:Denominator coefficients :Absolut& tolerance ;autoHelp | ApplyCancel The numerator coefficient can be a vector or matrix expression ・ Thedenomiriator coefficient must be a vector ・ The output width equals theriumber uf rovs in the riumerator coefficient» You should specify the coefficients in descending order of powers of s.State Nane: (e. ? ' posit inn 7 )D(E传递函数4、仿真结果的分析用微分方程和状态方程搭建系统仿真模型的仿真结果一样，而用传递函数搭建系统仿真模型的仿真结果发散。
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。
仿真实验内容
第一章实验内容实验一Matlab语言的基础一、实验目的和要求1、掌握Matlab语言的基础知识，包括Matlab窗口环境的使用；2、矩阵运算及多项式处理；3、基本的绘图命令；4、程序设计入门。
二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];求A^2*B（2）矩阵除法已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];求A\B,A/B（3）矩阵的转置及共轭转置已知：A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.', A'（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；3、多项式（1）求多项式p(x)=x3-2x-4的根（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式;4、 基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t ∈[0，2π] 。
（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)， t ∈[0，2π] 。
（3）方程)tan(sin )sin(tan x x y -=，x ∈[-π，π]试比较x=[-pi : 0.05 : pi]和x=[-pi : 0.05 : -1.8,-1.801 : .001: -1.2,-1.2 :0.05: 1.2, 1.201 : .001 : 1.8, 1.81:0.05 :pi]的曲线有何不同。
（4）Butterworth 低通滤波器的数学模型为nD v u D v u H 20]/),([11),(+=，其中02020,)()(),(D v v u u v u D -+-=为给定的区域半径，n 为阶次，u 0和v 0为区域的中心。
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。
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的调速性能，在电动汽车、风力发电、机器人和工业自动化等领域得到了广泛应用。
然而，PMSM的高性能运行依赖于先进的控制系统，其中矢量控制（Vector Control, VC）是最常用的控制策略之一。
矢量控制，也称为场向量控制，其基本思想是通过坐标变换将电机的定子电流分解为与磁场方向正交的两个分量——转矩分量和励磁分量，并分别进行控制，从而实现电机的高性能运行。
这种控制策略需要对电机的动态行为和电磁关系有深入的理解，并且要求控制系统能够快速、准确地响应各种工况变化。
MATLAB/Simulink/SimPowerSystems是MathWorks公司开发的一套强大的电力系统和电机控制系统仿真工具。
通过Simulink的图形化建模环境和SimPowerSystems的电机及电力电子元件库，用户可以方便地进行电机控制系统的建模、仿真和分析。
本文旨在介绍基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真方法。
将简要概述永磁同步电机的基本结构和运行原理，然后详细介绍矢量控制的基本原理和坐标变换方法。
接着，将通过一个具体的案例，展示如何使用Simulink和SimPowerSystems进行永磁同步电机矢量控制系统的建模和仿真，并分析仿真结果，验证控制策略的有效性。
将讨论在实际应用中可能遇到的挑战和问题，并提出相应的解决方案。
通过本文的阅读，读者可以对永磁同步电机矢量控制系统有更深入的理解，并掌握使用MATLAB/Simulink/SimPowerSystems进行电机控制系统仿真的基本方法。
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仿真基础
Sinks（信号接受模块组） Sources（信号源模块组）
1、 Continuous （连续模块组）
积分模块（Integrator）：输入信号数值积分 微分模块（Derivative）：输入信号数值微分 状态空间模块（State-Space）：线性状态空间系统模型 传递函数模块（Transfer-Fcn）：线性传递函数模型 零极点模块（Zero-Pole）：以零极点表示的传递函数模型 时间延迟模块（Transport Delay）：输入信号延时一个固定 时间再输出
• 在视觉上表现为直观的方框图； • 在文件上则是扩展名为 mdl 的ASCII代码； • 在数学上表现为一组微分方程或差分方程； • 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”：
• 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； • 系统（ System）：即指被研究系统的 SIMULINK 方框图； • 信宿（ Sink）：可以是示波器、图形记录仪等。
（ Interval Test Dynamic）：都是判断输入是否属于某个 区间。 • 组合逻辑模块（Combinatorial Logic）、较零模块 （ Compare to Zero)、比较常数模块（ Compare to Constant） • 二进制置1模块（Bit Set）;二进制清零模块（Bit Clear） • 二进制逻辑运算（Bitwise Operator）:将输入的二进制与 给定的二进制数的对应位置进行逻辑运算 • 移位运算（Shift Arithmetic） • 二进制数截取模块（Extract Bits） • 检测减小模块（Detect Decrease）、检测增加模块 （ Detect Increase ）、检测变化模块（Detect Change）
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实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一）
一、实验目的：
1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。
2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。
3、熟悉Simulink仿真模型的建立。
4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统
仿真。
二、实验内容：
1、设计SIMULINK仿真模型。
2、建立SIMULINK结构图仿真模型。
3、了解各模块参数的设定。
4、了解示波器的使用方法。
5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。
例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。
弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x’(0)=0m/s，要求创建该系统的SIMULINK 模型，并进行仿真运行。
步骤：
1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。
图一：SIMULINK模块浏览器
2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。
图二：已经复制进库模块的新建模型窗
3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。
4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再复制。
5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。
如图三所示：
图三：已构建完成的新模型窗
6、根据理论数学模型设置模块参数：
①设置增益模块<Gain>参数，双击模型窗重的增益模块<Gain>，引出如图四所示的参数设置窗，把<Gain>增益栏中默认数字改为2，单击[OK]键，完成设置；
图四：参数已经修改为2的<Gain>增益模块设置窗
②参照以上方法把<Gain1>增益模块的增益系数改为100；
③修改求和模块输入口的代数符号，双击求和模块，引出如图五所示的参数设置窗，把符号栏中的默认符号（++）修改成所需的代数符号（--），单击[OK]
键，完成设置；
图五：改变输入口符号的求和模块参数设置窗
④对积分模块<Integrator1>的初始状态进行设置：双击积分模块<Integrator1>，引出如图六所示的参数设置窗，把初始条件Initial condition 栏中的默认0初始修改为题目给定的0.05，单击[OK]键，完成设置。
图六：实现初始位移0.05设置的<Integrator1>设置窗
7、仿真运行参数采用默认解算器“ode45”、默认“变步长”和默认仿真终止时间10
8、把新建模型保存为exm070101.mdl
9、试运行，以便发现问题加以改善
①双击<Scope>示波器模块，引出示波器显示窗，并使它不与exm070101模型窗重叠。
②单击exm070101模型窗上的仿真启动键，使该模型运行，在示波器上呈现的运行结果可能如图七所示。
图七：坐标范围设置不当时的信号显示
③单击Scope显示窗上的纵坐标范围自动设置图标，示波器显示窗改变为如图八所示。
在显示窗中，可以看到位移x(t)的变化曲线，同时可以发现：纵坐标的适当范围大致在[-0.06，0.06]；仿真时间取[0,5]即可，显示曲线不够光滑。
图八：采用轴自动设置功能后的信号显示
10、据试运行结果，进行仿真参数的再设置
①示波器纵坐标设置：用鼠标点击示波器的黑色显示屏，在弹出菜单中选择Axes Properties，引出纵坐标设置对话窗（如图九），把纵坐标的下限、上限分别设置为-0.06和0.06，点击[OK]键，完成设置；
图九：对显示屏的纵坐标范围进行设置
②示波器时间显示范围的修改：单击示波器的参数设置图标，引出示波器参数设置窗（如图十）；在General卡片的Axes区的Time range栏中填写5或auto，
点击[OK]键，完成设置；
图十：对示波器时间显示范围的设置
③显示曲线的光滑化设置：选中exm070101模型窗的下拉菜单项Simulation\Configuration Parameters，引出仿真参数配置窗（如图十一）；再在该窗左侧的选择栏中，选中Data Import/Export项，与之相应的参数设置栏便出现在窗口的右侧；把右半窗下方Save options区中Refine factor栏中的默认值改为5，点击[OK]键，完成设置；
图十一：通过仿真参数配置窗设置输出曲线光滑因子
④完成以上修改后的模型窗（如图十二），再次运行exm070101，可得比较满意的位移变化曲线，如图十三。
图十二：仿真参数调整运行后的exm070101模型
图十三：适当地显示仿真所得的位移变化曲线
三、实验小结
在本次实验中，根据物理定理建立微分方程，并以此微分方程创建SIMULINK
模型的完整步骤：微分方程的整理，模块的复制，信号线的构画，模块参数设置，示波器的调整，仿真参数的设置。
通过这次实验，让我知道了连续时间系统的建模与仿真，在实验中，要根据理论数学模型，从系统角度出发，对各模块的非结构参数进行设置，还要根据经验或采用默认方法，对仿真解算器和仿真终止时间进行设置。