matlab实验六 SIMULINK基本用法

实验六 SIMULINK 基本用法

一 实验目的

1． 学习SIMULINK 软件工具的使用方法；

2． 用SIMULINK 仿真线性系统；

二 实验内容

1．SIMULINK 简介

SIMULINK 是MATLAB 软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB 语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows 的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。

所谓模型化图形输入是指SIMULINK 提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl 文件进行存取），进而进行仿真与分析。

练习6-1 在SIMULINK 环境下，作T1、T2、T3系统的阶跃响应；

将T1、T2、T3系统的阶跃响应图在同一Scope 中显示。

练习6-2典型二阶欠阻尼系统的传递函数为：

极点位置：

式中：

1

332122242222332221+++=+++=++=

s s s T s s s T s s T )

(2)(2)(22222222σωσσωωξωω++++=++=a a n n n s s s s S G a

j S ωσ±-

=

在SIMULINK 环境下，作该系统在以下参数时的仿真：

① 设ωa=1, σ=0.5,1,5 ,求阶跃响应，（用同一Scope 显示）；

②设σ=1 , ωa=0.5,1,5 ，求阶跃响应在（用同一Scope 显示）；

③设：

求阶跃响应（用同一Scope 显示）；

④设 2

5,2,2

2,

2

1=

=n ωξ0

006045302==θωn )cos(;1;2

θξξωωξωσ=-==n a n

求阶跃响应，（用同一Scope显示）；

阶跃响应的时间：0≤t≤10，阶跃信号幅值为+2V。分析参数变化（增加、减少与不变）对阶跃响应的影响。

实验七 SIMULINK 对经典控制系统的设计仿真

一 实验目的：

学习用Simulink 软件工具对经典控制系统进行仿真设计的基本方法。

二 实验内容

用Simulink 工具对下列题目进行仿真设计。

练习7-1 带有右零点或时间迟延环节的系统称为非最小相位系统。本题是研究非最小相位零点的作用。已

知系统的传递函数为，编写程序并仿真：

①、设n (s )=1.5，求该二阶系统阶跃响应及超调量、峰值时间、过渡过程时间；

②、设n (s )=(-s +a)/a ,a={1,3,6}，求该二阶系统阶跃响应；

③、设n (s )=(s +a)/a ，a={1,3,6}，求该二阶系统阶跃响应；

5

.15.0)()(2++=S S S n S

G

21)(S S G

④、分别绘制②③两项的阶跃响应图，并列表表示所得结果。②③两项的阶跃响应图中应附有①项的阶跃响应曲线，以作比较；

⑤、基于所得的数据，试叙述在阶跃响应中左平面零点与右平面零点各自的作用是什么？

练习7-2 分析滞后与超前补偿器在不稳定系统中的补偿作用。

以双积分器为例：

其补偿器有如下三种：

Ⅰ、比例补偿器：K(S)=KC

Ⅱ、超前补偿器：K(S)=KC(S+1)/(S+5)

Ⅲ、滞后补偿器：K(S)=KC(S+5)/(S+1)

讨论： ①、在第一种情况下，系统能稳定吗？增加KC 的作用是什么？

②、在第二种情况下，系统能稳定吗？增加KC 的作用是什么？

③、在第三种情况下，系统能稳定吗？增加KC 的作用是什么？

④、设KC={0.1,0.5,1},对以上每一种情况进行仿真，求其阶跃响应，要求将这三种情况的闭环阶

跃响应绘制在同一张图中。在每种情况中，仿真时间为{10，50，5}。

练习7-3 对典型的PID控制系统模型进行Simulink仿真，记录仿真结果。并将阶跃输出结果和时间变量写到MA TLAB的工作空间变量t和y中，用Plot(t ,y)将仿真结果打印出来。比较两种仿真结果。取Kp=10，Ki=3，Kd=2

PID控制系统模型框图和Simulink仿真图见图7-1，图7-2；

图7-1 PID控制系统模型框图