实验七 SIMULINK仿真实验

实验七 SIMULINK 仿真实验

一、实验目的

1.熟悉Simulink 的操作环境并掌握绘制系统模型的方法。

2.掌握Simulink 中子系统模块的建立与封装技术。

3.对简单系统所给出的数学模型能转化为系统仿真模型并进行仿真分析。

二、实验设备及条件

计算机一台（带有MATLAB6.5以上的软件环境）。

三、实验内容

1.建立下图5-1所示的Simulink 仿真模型并进行仿真，改变Gain 模块的增益，观察Scope 显示波形的变化。

图5-1 正弦波产生及观测模型

2．利用simulink 仿真来实现摄氏温度到华氏温度的转化：325

9c f +=

T T （c T 范

围在-10℃～100℃），参考模型为图5-2。

图5-2 摄氏温度到华氏温度的转化的参考模型

3．利用Simulink 仿真下列曲线，取πω2=。

t

t t t t t x ωωωωωω9sin 917sin 7

15sin 5

13sin 3

1sin )(+

+

+

+

=。

仿真参考模型如下图5-3，Sine Wave5模块参数设置如下图5-4，请仿真其结果。

图5-3 ()

的仿真参考模型图图5-4 Sine Wave5模块参数设置图

x t

4.如图5-5所示是分频器仿真框图，其组成仅有三台设备：脉冲发生器，分频器和示波器。分频器送出一个到达脉冲，第一路cnt（计数），它的数值表示在本分频周期记录到多少个脉冲；第二路是hit（到达），就是分频后的脉冲输出，仿真出结果来。

图5-5 分频器仿真框图

5. Simulink 综合演示实验 ---悬吊式起重机动力学仿真

悬吊式起重机结构简图 1. 悬吊式起重机动力学方程

式中，mt 、mp 、I 、c 、l 、F 、x 、θ 分别为起重机的小车质量、吊重、吊重惯量、等价粘性摩擦系数、钢丝绳长（不计绳重），小车驱动力、小车位移以及钢丝绳的摆角。

由（2）、（3）式去掉P ，则有

2. 悬吊式起重机动力学Simulink 仿真 为便于建模，将起重机动力学方程改写为：

由以上二式可建立如图所示的起重机Simulink 模型 ：

图中：lmp=mpl

()

)

1(sin 2

2θl x dt

d m x c F x

m p t ---= ()

)

2(cos 2

2θl dt

d m g m P p p =-)

3(sin cos )sin (2

2θ

θθθ I Pl l x dt

d l

m p =--小车水平方吊绳垂直方小车的力矩

())

5(cos sin 2θθθx

l m gl m

l m I p p

p

=++()

)

4(sin 2

2θl x dt

d m x c F x

m p t ---= ()p

t p m m l m x

c F x +-+-=θθθθsin cos 2 ()2

sin cos l m I g x

l m p p +-=θθθ

p

t m m +=

11k 2

2k l

m I l m p p +=

在运行仿真模型前，须先计算出k1、k2和lmp 。设mt =50kg ，mp=270kg ，l=4m ，c=20N/m ⋅s ，在MATLAB 指令窗输入以下指令

l=4; c=20; mp=270; mt=50;

I=mp*l^2; %计算吊重转动惯量 lmp=l*mp; k1=1/(mt+mp); k2=mp*l/(I+mp*l^2);

设置仿真时间为200s ，启动Simulink 仿真，则由小车位移示波器和吊重摆角

示波器，可观察到系统在初始状态x(0)=0, ,θ(0)=0.01rad/s, 作用下x 、θ 的变化过程曲线：

0)0(=x 0

)0(=θ

悬吊式起重机小车位移

悬吊式起重机吊重摆角