哈工大工程系统建模与仿真实验报告
通信系统建模与仿真实验报告
实验报告哈尔滨工程大学教务处制实验一：低通采样定理和内插与抽取实现一、实验目的用Matlab 编程实现自然采样与平顶采样过程，根据实验结果给出二者的结论；掌握利用MATLAB 实现连续信号采样、频谱分析和采样信号恢复的方法。
二、实验原理1．抽样定理若)(t f 是带限信号，带宽为m ω, )(t f 经采样后的频谱)(ωs F 就是将)(t f 的频谱 )(ωF 在频率轴上以采样频率s ω为间隔进行周期延拓。
因此，当s ω≥m ω时，不会发生频率混叠；而当 s ω<m ω 时将发生频率混叠。
2．信号重建经采样后得到信号)(t f s 经理想低通)(t h 则可得到重建信号)(t f ，即：)(t f =)(t f s *)(t h其中：)(t f s =)(t f ∑∞∞--)(s nT t δ=∑∞∞--)()(s s nT t nT f δ，)()(t Sa T t h c csωπω= 所以：)(t f =)(t f s *)(t h =∑∞∞--)()(s s nT t nT f δ*)(t Sa T c csωπω =πωcs T ∑∞∞--)]([)(scsnT t Sa nT f ω上式表明，连续信号可以展开成抽样函数的无穷级数。
利用MATLAB 中的t t t c ππ)sin()(sin =来表示)(t Sa ，有 )(sin )(πt c t Sa =，所以可以得到在MATLAB 中信号由)(s nT f 重建)(t f 的表达式如下：)(t f =πωcs T ∑∞∞--)]([sin )(s cs nT t c nT f πω 我们选取信号)(t f =)(t Sa 作为被采样信号，当采样频率s ω=2m ω时，称为临界采样。
我们取理想低通的截止频率c ω=m ω。
下面程序实现对信号)(t f =)(t Sa 的采样及由该采样信号恢复重建)(t Sa ：三、 实验内容已知信号()()990(1)cos 2(10050)m x t m m t π==++∑，试以以下采样频率对信号采样：(a) 20000s f Hz =; (b) 10000s f Hz =; (c)30000s f Hz =，求x(t)信号原信号和采样信号频谱，及用采样信号重建原信号x’(t)时序图。
哈工大 计算机仿真技术实验报告 实验七 基于Simulink的简单电力系统仿真实验
实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验一、实验目的１）掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用； ２）掌握Simulink 的powergui 模块的应用；３）掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法；二、实验内容单机无穷大电力系统如图7-1所示。
平衡节点电压00 V V =︒ 。
负荷功率10L P kW =。
线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。
发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压n V V =；额定励磁电流70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。
发电机定子侧参数：0.26s R =Ω，1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。
发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。
发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω，1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。
发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。
发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。
在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。
GV三、实验要求（1）利用SimPowerSystems库中的发电机模型、三相负荷模型建立系统的仿真模型；（2）利用powergui模块，对系统的稳态响应及发电机的初始值进行分析，并给发电机付初始值；（3）利用Bus Selector模块分选出需要的发电机输出参数。
利用Three-Phase V-I Measurement模块测量三相电压与电流参数。
（4）给出平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。
哈工大 计算机仿真技术实验报告 实验六 基于Simulink的简单电力系统仿真
实验六 基于Simulink 的简单电力系统仿真（一：实验目的(1)掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用； (2)掌握Simulink 的电力电子电路建模和仿真方法； (3)掌握Simulink 下数学模型的仿真方法；(4)掌握升压、降压斩波电路（Buck Chopper ）的工作原理及其工作特点； (5)掌握PID 控制对系统输出特性的影响。
二、实验原理通过降压斩波电路，电压发生降低，再通过桥式整流器将输入信号变为直流信号，再经过BWM 模块的作用，使输出波形变为三角波信号。
三：实验内容Buck 降压型电路原理图如图6-1所示。
图中，功率管VT 为MOSFET 开关调整组件，其导通与关断由控制脉冲决定；二极管VD 为续流二极管，开关管截止时可保持输出电流连续。
ref V 为输出电压给定参考量；L R 为负载电阻。
系统基本参数为：电源电压)314sin(100)(t t e =；变压器BT 为理想变压器，其变比为1:2=n ；PWM 频率为Hz f PWM 2000=；误差放大器放大倍数为1000=V K ；电阻Ω01.0C R ；整流滤波电容F C μ1000=，PWM 滤波电容F C o μ10=、电感H L 05.0=；负载电阻Ω=10L R 。
系统基本参数见表6.1。
分析Buck 变换器的工作特性。
表6.1 系统基本参数C R（Ω）C （F μ）o C（F μ）L（H）L R（Ω）V KnPWMf（Hz ）0.01 100010 0.05 10 10002:12000K误差放大器比较器refV 锯齿波+-inu Di ini si 1:2LR oC LC R C)(t e 图6.1 Buck 变换器电路图o u VTBTVD+-ou Li +-L u四：实验仿真结果及分析五、实验总结利用simulink进行电子电路系统的仿真，形象直观。
一般步骤为:1、做出电路图，明确问题中所给出的各物理量及其相应的初值问题。
建模与仿真实验报告
建模与仿真实验报告建模与仿真实验报告引言建模与仿真是一种常用的方法，用于研究和分析复杂系统的行为。
通过建立数学模型并进行仿真实验，我们可以更好地理解系统的运行机制，预测其未来的发展趋势，并为决策提供依据。
本实验报告将介绍我所进行的建模与仿真实验，以及所得到的结果和结论。
1. 实验目标本次实验的目标是研究一个电动汽车的充电过程，并通过建模与仿真来模拟和分析其充电时间和电池寿命。
2. 实验步骤2.1 建立数学模型首先，我们需要建立一个数学模型来描述电动汽车充电过程。
根据电动汽车的充电特性和电池的充电曲线，我们选择了一个二阶指数函数来表示充电速度和电池容量之间的关系。
通过对历史充电数据的分析，我们确定了模型的参数，并进行了合理的调整和验证。
2.2 仿真实验基于建立的数学模型，我们使用MATLAB软件进行了仿真实验。
通过输入不同的充电时间和初始电池容量，我们可以获得充电过程中电池容量的变化情况，并进一步分析充电时间与电池寿命之间的关系。
3. 实验结果通过多次仿真实验，我们得到了一系列充电时间和电池寿命的数据。
根据这些数据，我们可以绘制出充电时间与电池寿命的关系曲线。
实验结果表明，充电时间与电池寿命呈现出一种非线性的关系，即充电时间的增加并不总是能够延长电池的使用寿命。
4. 结果分析通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：4.1 充电时间的增加并不总是能够延长电池的使用寿命。
虽然在一定范围内增加充电时间可以提高电池的容量，但过长的充电时间会导致电池内部产生过多的热量，从而缩短电池的寿命。
4.2 充电速度对电池寿命的影响较大。
较快的充电速度会增加电池的热量产生，从而缩短电池的寿命；而较慢的充电速度则可以减少电池的热量产生，延长电池的寿命。
4.3 充电时间和电池寿命之间的关系受到电池类型和充电方式等因素的影响。
不同类型的电池在充电过程中表现出不同的特性，因此在实际应用中需要根据具体情况进行充电策略的选择。
系统建模与仿真实验报告
系统建模与仿真实验报告系统建模与仿真实验报告1. 引言系统建模与仿真是一种重要的工程方法，可以帮助工程师们更好地理解和预测系统的行为。
本实验旨在通过系统建模与仿真的方法，对某个实际系统进行分析和优化。
2. 实验背景本实验选择了一个电梯系统作为研究对象。
电梯系统是现代建筑中必不可少的设备，其运行效率和安全性对于整个建筑物的使用体验至关重要。
通过系统建模与仿真，我们可以探索电梯系统的运行规律，并提出优化方案。
3. 系统建模为了对电梯系统进行建模，我们首先需要确定系统的各个组成部分及其相互关系。
电梯系统通常由电梯、楼层按钮、控制器等组成。
我们可以将电梯系统抽象为一个状态机模型，其中电梯的状态包括运行、停止、开门、关门等，楼层按钮的状态则表示是否有人按下。
4. 仿真实验在建立了电梯系统的模型之后，我们可以通过仿真实验来模拟系统的运行过程。
通过设定不同的参数和初始条件，我们可以观察到系统在不同情况下的行为。
例如，我们可以模拟电梯在高峰期和低峰期的运行情况，并比较它们的效率差异。
5. 仿真结果分析通过对仿真实验结果的分析，我们可以得出一些有价值的结论。
例如，我们可以观察到电梯在高峰期的运行效率较低，这可能是由于大量乘客同时使用电梯导致的。
为了提高电梯系统的运行效率，我们可以考虑增加电梯的数量或者改变乘客的行为规则。
6. 优化方案基于对仿真结果的分析，我们可以提出一些优化方案来改进电梯系统的性能。
例如，我们可以建议在高峰期增加电梯的数量，以减少乘客等待时间。
另外，我们还可以建议在电梯内设置更多的信息显示，以便乘客更好地了解电梯的运行状态。
7. 结论通过本次实验，我们深入了解了系统建模与仿真的方法，并应用于电梯系统的分析和优化。
系统建模与仿真是一种非常有用的工程方法，可以帮助我们更好地理解和改进各种复杂系统。
在未来的工作中，我们可以进一步研究和优化电梯系统，并将系统建模与仿真应用于更多的实际问题中。
8. 致谢在本次实验中，我们受益于老师和同学们的帮助与支持，在此表示诚挚的感谢。
(完整版)系统建模与仿真实验报告
实验1 Witness仿真软件认识一、实验目的熟悉Witness 的启动；熟悉Witness2006用户界面；熟悉Witness 建模元素；熟悉Witness 建模与仿真过程。
二、实验内容1、运行witness软件，了解软件界面及组成；2、以一个简单流水线实例进行操作。
小部件（widget）要经过称重、冲洗、加工和检测等操作。
执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。
小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。
三、实验步骤仿真实例操作:模型元素说明：widget 为加工的小部件名称；weigh、wash、produce、inspect 为四种加工机器，每种机器只有一台；C1、C2、C3 为三条输送链；ship 是系统提供的特殊区域，表示本仿真系统之外的某个地方；操作步骤：1：将所需元素布置在界面：2：更改各元素名称：如;3:编辑各个元素的输入输出规则：4:运行一周（5 天*8 小时*60 分钟=2400 分钟），得到统计结果。
5:仿真结果及分析：Widget：各机器工作状态统计表：分析：第一台机器效率最高位100%，第二台机器效率次之为79%，第三台和第四台机器效率低下，且空闲时间较多，可考虑加快传送带C2、C3的传送速度以及提高第二台机器的工作效率，以此来提高第三台和第四台机器的工作效率。
6：实验小结：通过本次实验，我对Witness的操作界面及基本操作有了一个初步的掌握，同学会了对于一个简单的流水线生产线进行建模仿真，总体而言，实验非常成功。
实验2 单品种流水线生产计划设计一、实验目的1.理解系统元素route的用法。
2.了解优化器optimization的用法。
3.了解单品种流水线生产计划的设计。
4.找出高生产效率、低临时库存的方案。
二、实验内容某一个车间有5台不同机器，加工一种产品。
该种产品都要求完成7道工序，而每道工序必须在指定的机器上按照事先规定好的工艺顺序进行。
哈工大 计算机仿真技术实验报告 仿真实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计
基于Simulink 控制系统仿真与综合设计一、实验目的(1) 熟悉Simulink 的工作环境及其功能模块库； (2) 掌握Simulink 的系统建模和仿真方法；(3) 掌握Simulink 仿真数据的输出方法与数据处理；(4) 掌握利用Simulink 进行控制系统的时域仿真分析与综合设计方法； (5) 掌握利用 Simulink 对控制系统的时域与频域性能指标分析方法。
二、实验内容图2.1为单位负反馈系统。
分别求出当输入信号为阶跃函数信号)(1)(t t r =、斜坡函数信号t t r =)(和抛物线函数信号2/)(2t t r =时，系统输出响应)(t y 及误差信号)(t e 曲线。
若要求系统动态性能指标满足如下条件：a) 动态过程响应时间s t s 5.2≤；b) 动态过程响应上升时间s t p 1≤；c) 系统最大超调量%10≤p σ。
按图1.2所示系统设计PID 调节器参数。
图2.1 单位反馈控制系统框图图2.2 综合设计控制系统框图三、实验要求(1) 采用Simulink系统建模与系统仿真方法，完成仿真实验；(2) 利用Simulink中的Scope模块观察仿真结果，并从中分析系统时域性能指标（系统阶跃响应过渡过程时间，系统响应上升时间，系统响应振荡次数，系统最大超调量和系统稳态误差）；(3) 利用Simulink中Signal Constraint模块对图2.2系统的PID参数进行综合设计，以确定其参数；(4) 对系统综合设计前后的主要性能指标进行对比分析，并给出PID参数的改变对闭环系统性能指标的影响。
四、实验步骤与方法4.1时域仿真分析实验步骤与方法在Simulink仿真环境中，打开simulink库，找出相应的单元部件模型，并拖至打开的模型窗口中，构造自己需要的仿真模型。
根据图2.1 所示的单位反馈控制系统框图建立其仿真模型，并对各个单元部件模型的参数进行设定。
所做出的仿真电路图如图4.1.1所示。
哈工大 计算机仿真技术实验报告 实验3 利用数值积分算法的仿真实验
实验3 利用数值积分算法的仿真实验(一、实验目的1) 熟悉MATLAB 的工作环境；2) 掌握MATLAB 的 .M 文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序； 3) 掌握利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及四阶龙格库塔法构建系统仿真模型的方法,并对仿真结果进行分析。
二、实验内容系统电路如图2.1所示。
电路元件参数：直流电压源，电阻，电感，电容。
电路元件初始值：电感电流，电容电压。
系统输出量为电容电压。
连续系统输出响应的解析解为：))/sin (cos 1()(ωωωa t t e U t u at s c ⨯+⨯-=-（2-1）其中，LRa 2= ，221⎪⎭⎫⎝⎛-=L R LC ω 。
)(t u c 图2.1 RLC 串联电路三、实验要求1）利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta法构建系统仿真模型，并求出离散系统的输出量响应曲线；2）对比分析利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法构建系统仿真模型的仿真精度与模型运行的稳定性问题；3）分别编写欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法的.m 函数文件，并存入磁盘中。
.m 函数文件要求输入参数为系统状态方程的系数矩阵、仿真时间及仿真步长。
编写.m 命令文件，在该命令文件中调用已经编写完成的上述.m 函数文件，完成仿真实验；4）利用subplot 和plot 函数将输出结果画在同一个窗口中，每个子图加上对应的标题。
四、实验原理在连续系统的数字仿真算法中,较常用的有欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法等。
欧拉法、梯形法和二阶显式Adams 法是利用离散相似原理构造的仿真算法，而显式四阶Runge-Kutta 法是利用Taylor 级数匹配原理构造的仿真算法。
对于线性系统，其状态方程表达式为：()()()()()()t t t t t t ⎧=+⎨=+⎩xAx Bu y Cx Du 00)(x x =t (4-1) 式（4-1）中，[]Tn t x t x t x )()()(21 =x 是系统的n 维状态向量,[]Tm t u t u t u t )()()()(21 =u 是系统的m 维输入向量，[]Tr t y t y t y t )()()()(21 =y 是系统的r 维输出向量。
哈工程仿真机实习报告
一、实习背景随着我国船舶工业的快速发展，船舶设计与制造技术也在不断进步。
为了提高船舶设计和制造水平，哈尔滨工程大学（以下简称“哈工程”）引进了先进的船舶仿真机系统。
为了让学生更好地了解船舶设计和制造过程，提高实际操作能力，我校组织了一次仿真机实习活动。
本次实习旨在通过实际操作，使学生熟悉船舶仿真机的基本功能，掌握船舶设计的基本流程，提高学生的工程实践能力。
二、实习目的1. 熟悉船舶仿真机的基本功能，了解船舶设计的基本流程。
2. 提高学生的工程实践能力，培养团队协作精神。
3. 增强学生对船舶设计和制造行业的认识，为将来从事相关工作打下基础。
三、实习内容本次实习主要分为以下几个部分：1. 仿真机基本操作培训：由专业老师讲解仿真机的基本操作，包括界面介绍、功能模块、操作步骤等。
2. 船舶设计基础培训：介绍船舶设计的基本原理、流程和方法，使学生掌握船舶设计的基本知识。
3. 实际操作练习：学生在老师的指导下，进行船舶设计的实际操作，包括船体结构设计、船舶性能计算、船舶设备布置等。
4. 团队协作与交流：学生分组进行船舶设计，共同完成设计方案，并互相交流心得体会。
四、实习过程1. 仿真机基本操作培训：在培训过程中，学生认真听讲，积极提问，对仿真机的基本操作有了初步的了解。
2. 船舶设计基础培训：通过老师的讲解，学生掌握了船舶设计的基本原理和流程，为实际操作打下了基础。
3. 实际操作练习：在老师的指导下，学生分组进行船舶设计，遇到问题及时向老师请教。
在操作过程中，学生学会了如何使用仿真机进行船舶设计，提高了实际操作能力。
4. 团队协作与交流：在团队协作过程中，学生学会了如何沟通、协调，共同完成设计方案。
在交流环节，学生分享了各自的设计心得，相互学习，共同进步。
五、实习收获1. 掌握了船舶仿真机的基本操作：通过本次实习，学生熟练掌握了船舶仿真机的基本操作，为今后从事船舶设计工作打下了基础。
2. 提高了工程实践能力：在仿真机操作过程中，学生学会了如何将理论知识应用于实际，提高了工程实践能力。
系统建模与仿真 实验一 实验报告格式
系统建模与仿真实验报告书
学号：
姓名：
专业：工业工程
桂林电子科技大学商学院
2015年4月
实验一不同产品的检测生产线仿真
一、实验目的及要求
按照《系统建模与仿真》课程教学内容和教学方法，对不同产品的检测生产线应用Flexsim进行建模与仿真，掌握Flexsim软件的基本操作和应用Flexsim 进行系统建模与仿真的基本步骤，应用掌握的专业知识对系统仿真结果进行合理化分析，从而提高解决实际问题的能力。
二、实验内容
1．掌握Flexsim软件的基本操作；
2．掌握应用Flexsim进行系统建模与仿真的基本步骤；
3．掌握应用Flexsim实现不同产品的检测生产线仿真过程；
4．对不同产品检测生产线仿真结果进行合理化分析。
三、实验步骤。
建模仿真实习报告
一、实习背景随着建筑行业的发展，建筑信息模型（BIM）技术逐渐成为我国建筑行业的重要组成部分。
为了提升我的专业技能，了解BIM技术的实际应用，我参加了为期一个月的建模仿真实习。
本次实习旨在通过实际操作，掌握BIM建模的基本流程，熟悉相关软件的使用，并了解BIM技术在建筑工程中的应用。
二、实习内容1. BIM基础知识学习实习初期，我重点学习了BIM的基本概念、发展历程、应用领域以及在我国的发展现状。
通过学习，我了解到BIM技术是一种以三维数字技术为基础，对建设工程项目的设计、施工和运营全过程进行管理和优化的方法。
BIM技术具有可视化、协同性、模拟性、优化性和可出图性等特点，在建筑行业具有广泛的应用前景。
2. BIM建模软件学习在实习过程中，我主要学习了Autodesk Revit软件，该软件是目前应用最广泛的BIM建模软件之一。
通过学习，我掌握了Revit软件的基本操作，包括界面布局、建模命令、族创建、参数化设计等。
同时，我还学习了如何利用Revit软件进行建筑模型的创建、编辑、修改和渲染。
3. BIM建模实践在实习过程中，我参与了实际项目的BIM建模工作。
首先，我根据项目图纸和设计要求，创建了建筑模型的基本框架；然后，我利用Revit软件的族库和参数化设计功能，对建筑模型进行了细化和完善；最后，我根据项目需求，对建筑模型进行了渲染和出图。
4. BIM协同工作在实习过程中，我了解到BIM技术在协同工作中的应用。
通过Revit软件，我们可以实现多专业之间的协同设计，提高设计效率。
同时，BIM技术还可以应用于施工阶段的进度管理、成本控制和资源调配等方面。
三、实习收获1. 提升了专业技能通过本次实习，我掌握了BIM建模的基本流程和Revit软件的使用方法，为今后的工作打下了坚实的基础。
2. 增强了团队协作能力在实习过程中，我与团队成员共同完成了BIM建模任务，提高了自己的团队协作能力。
3. 了解了BIM技术在建筑行业中的应用通过实际操作，我深刻认识到BIM技术在建筑行业中的重要作用，为今后的职业发展指明了方向。
哈工大计算机仿真技术实验报告实验五基于Simulink三相电路仿真
实验五 基于Simulink 三相电路仿真一、实验目的（1）掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用；功能模块库的应用； （2）掌握Simulink 的电路系统建模和仿真方法；的电路系统建模和仿真方法； （3）掌握Simulink 仿真数据的输入与输出方法；仿真数据的输入与输出方法；（4）掌握三相电源及负载的连接方式，了解三相负载不同连接方式对线路电压、电流和负载功率的影响；电压、电流和负载功率的影响；（5）了解不对称负载作星形连接时对中点电压的影响。
二、实验内容与要求2.1 实验内容三相工频电路如图 5.1所示。
三相工频电源为对称三相电源，其中()100cos()a u t t w =。
0.1l R =W 为线路电阻。
三相负载为对称三相负载，其中3.14a R =W ，0.01a L H =。
三相开关k 在时间0t =时刻合闸。
在有中线和无中线条件下，分析电路在负载对称和不对称工作状态下的线分析电路在负载对称和不对称工作状态下的线（相）（相）电压、线（相）电流、中线电压和电流以及负载有功功率与无功功率，中线电压和电流以及负载有功功率与无功功率，并给出其瞬时值曲线及电并给出其瞬时值曲线及电路稳态时负载相电压和电流的幅值和相角值。
k k kaR aL bR bL cR cL l R l R lR NN ¢a u bu cu图1 三相对称电路三相对称电路2.2 实验要求（1）利用Simulink 系统建模与系统仿真的方法，完成系统仿真分析实验； （2）利用simulink 库和SimPowerSystems 库中的元件模型建立三相电路的有功功率、有功功率、无功功率、无功功率、无功功率、电压与电流的幅值与相角及瞬时功率测量系统。
电压与电流的幅值与相角及瞬时功率测量系统。
电压与电流的幅值与相角及瞬时功率测量系统。
对组建的对组建的测量系统进行封装，建立其子系统；测量系统进行封装，建立其子系统；（3）仿真输出结果若为时间曲线，则利用Scope 模块显示结果。
哈工大工程系统建模与仿真实验报告
研究生学位课《工程系统建模与仿真》实验报告（2017 年秋季学期）姓名学号班级研一专业机械电子报告提交日期哈尔滨工业大学报告要求1.实验报告统一用该模板撰写：(1)实验名称(2)同组成员（必须写）(3)实验器材(4)实验原理(5)实验过程(6)实验结果及分析2.正文格式：小四号字体，行距单倍行距；3.用A4纸单面打印；左侧装订；4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档请发送至：***********。
5.此页不得删除。
评语：教师签名：年月日实验一报告正文一、 实验名称TH －I 型智能转动惯量实验 二、 同组成员（必须写）17S三、 实验器材（简单列出）1. 扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体2. 转动惯量测试仪3. 数字式电子台秤4.游标卡尺四、 实验原理（简洁）将物体在水平面内转过一角度θ后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。
根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比，即M ＝－K θ （1） 式中，K 为弹簧的扭转常数，根据转动定律M ＝I β式中，I 为物体绕转轴的转动惯量，β为 角加速度，由上式得MIβ= （2） 令2IKω=,忽略轴承的磨擦阻力矩，由式（1）、（2）得222d Kdt Iθβθωθ==-=-上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。
此方程的解为：cos()A t θωφ=+式中，A 为谐振动的角振幅，φ为初相位角，ω为角速度，此谐振动周期为22T πω== （3） 由式（3）可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。
五、 实验过程（简洁）1. 用游标卡尺测出实心塑料圆柱体的外径D 1、空心金属圆筒的内、外径D 内、D 外、木球直径D 直、金属细杆长度L ；用数字式电子秤测出各物体质量m （各测量3次求平均值）。
2. 调整扭摆基座底脚螺丝，使水平仪的气泡位于中心。
建模与仿真 实验报告
建模与仿真实验报告建模与仿真实验报告一、引言建模与仿真是现代科学研究和工程设计中不可或缺的工具。
通过建立数学模型和进行仿真实验，我们可以更好地理解和预测复杂系统的行为，优化设计方案，降低成本和风险。
本实验旨在通过一个实际案例，介绍建模与仿真的基本原理和应用。
二、案例背景我们选择了一个机械系统的案例，以便更好地说明建模与仿真的过程。
该机械系统是一个简化的汽车悬挂系统，由弹簧和减震器组成。
我们的目标是通过建模和仿真，分析不同参数对系统性能的影响，以优化悬挂系统的设计。
三、建模过程1. 系统分析：首先，我们对悬挂系统进行了详细的分析，了解其工作原理和关键参数。
通过研究相关文献和实际数据，我们确定了弹簧刚度和减震器阻尼系数等参数。
2. 建立数学模型：基于系统分析的结果，我们使用牛顿第二定律建立了数学模型。
假设车辆在垂直方向上的运动可以近似为简谐振动，我们得到了如下的微分方程：m * x''(t) + c * x'(t) + k * x(t) = 0其中，m是车辆的质量，x(t)是车辆在垂直方向上的位移，c是减震器的阻尼系数，k是弹簧的刚度。
3. 参数估计：为了进行仿真实验，我们需要估计模型中的参数值。
通过实验测量和理论计算，我们得到了车辆的质量m，减震器的阻尼系数c和弹簧的刚度k的估计值。
四、仿真实验1. 车辆行驶过程仿真：我们使用Matlab/Simulink软件进行了悬挂系统的仿真实验。
通过设定初始条件和参数值，我们模拟了车辆在不同路况下的行驶过程。
通过分析仿真结果，我们可以得到车辆的位移、速度和加速度等关键性能指标。
2. 参数优化：为了优化悬挂系统的设计，我们进行了参数优化实验。
通过调整减震器的阻尼系数和弹簧的刚度，我们比较了不同参数组合下系统性能的差异。
通过与仿真结果的对比，我们可以选择最佳参数组合，以达到最佳的悬挂系统性能。
五、实验结果与讨论通过仿真实验，我们得到了悬挂系统在不同参数下的性能曲线。
哈尔滨工业大学《系统建模与仿真》系统建模与仿真-第三章-连续系统仿真方法
本章目次
3.1离散化原理及要求
3.4纯延迟环节仿真模型
3.2连续系统仿真算法
3.5采样控制系统仿真方法 3.6间断特性仿真方法
3.3连续系统实时仿真算法 3.7 病态系统仿真方法
3.1 离散化原理及要求
在计算机上仿真面临的问题：数字计算机的数值及时间均具有 离散性，而被仿真系统的数值及时间均具有连续性。后者如何用 前者来实现？
t
x(t) exp( A t)x(0) exp( A (t ))Bu( )d 0
x(n1)T (T ) x(nT ) u m(T ) (nT )
其中：(T ) exp( A T ),
T
m(T ) exp( A (T ))Bd 0
(2)步长 h 在整个计算中并不要求固定，可以根据精度要求改变，
但是在一步中算若干个系数 Ki (俗称龙格—库塔系数)，则必须
用同一个步长 h。
3.2 连续系统仿真算法
3.2.2 非线性连续系统仿真算法—龙格库塔法
龙格库塔法特点
(3)龙格—库塔法的精度取决于步长 h 的大小及方法的阶次。许 多计算实例表明：为达到相同的精度，四阶方法的 h 可以比二 阶方法的h 大10倍，而四阶方法的每步计算量仅比二阶方法大1
令(t) L1 (sI A)1 ,则
其中：
x(s) L (t) x(0) L (t) Bu(s)
t
x(t) (t) x(0) (t )Bu( )d 0
(t) exp( At)为状态转移矩阵,则得线性状态方程的解析解：
数字计算机：从根本意义上讲，所进行的计算仅仅是“数字”计 算，它表示数值的精度受限于字长，这将引入舍入误差；另一方 面，这种计算是按指令一步一步进行的，因而，还必须将时间离 散化，这样就只能得到离散时间点上系统的（离散数值）状态 （性能）。
系统建模的仿真实验报告
系统建模的仿真实验报告系统建模的仿真实验报告引言在现代科学与工程领域中，系统建模是一项重要的工作。
通过对系统进行建模，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理、优化系统性能以及预测系统的行为。
仿真实验是一种常用的方法，通过模拟系统的运行过程，可以得到系统的各种指标，从而评估系统的性能。
本报告将介绍一个系统建模的仿真实验，并分析实验结果。
一、实验目的本次实验的目的是建立一个模型，模拟一个电梯系统的运行过程，并通过仿真实验来评估该电梯系统的性能。
电梯系统是现代建筑中不可或缺的设施，其运行效率和服务质量直接关系到人们的出行体验。
通过建立模型和仿真实验，我们可以优化电梯系统的设计和运行策略，提高其性能。
二、建模过程1. 系统边界的确定首先，我们需要确定电梯系统的边界。
电梯系统通常包括电梯本身、楼层按钮、电梯控制器等组成部分。
在建模过程中，我们将关注电梯的运行过程和楼层按钮的使用情况。
2. 系统的状态和状态转换接下来，我们需要确定电梯系统的状态和状态转换。
电梯系统的状态可以包括电梯的位置、运行方向、开关门状态等。
状态转换可以根据电梯的运行规则和楼层按钮的使用情况确定。
3. 系统参数的确定在建模过程中，我们还需要确定系统的参数。
电梯系统的参数可以包括电梯的运行速度、电梯的载重量、楼层按钮的响应时间等。
这些参数将直接影响到电梯系统的性能。
三、仿真实验设计基于建立的电梯系统模型，我们设计了一系列的仿真实验，以评估电梯系统的性能。
以下是几个典型的实验设计：1. 不同高峰期的电梯系统性能比较我们选择了不同高峰期的时间段，并模拟了电梯系统在这些时间段内的运行情况。
通过比较不同时间段内电梯的等待时间、运行效率等指标，我们可以评估电梯系统在不同高峰期的性能差异。
2. 不同楼层按钮响应时间的影响我们模拟了不同楼层按钮响应时间的情况，并评估了电梯系统的性能。
通过比较不同响应时间下电梯的等待时间和运行效率，我们可以确定最佳的楼层按钮响应时间。
系统建模与仿真实验报告_冉陈键
实验 4：求
( s 2 2)( s 4)( s 1) 的商及余式。 s3 s 1
实验结果：
3
黑龙江大学电子工程学院《系统建模与仿真实验》指导书
《系统建模与仿真》实验报告二
报告人： 实验题目： 符号计算 实验目的：
1) 2) 3) 掌握反函数的运算、合并同类项、符号表达式的简化； 掌握替换求值、符号的微分 、积分、泰勒展式、留数； 掌握 Laplace 变换及其逆变换。
s s s 6.5 U1 ( s ) 6.5 U 2 ( s ) s 2 s 6.5
2
的 Simulink 结构图，并进行仿真（输入均为单位阶跃函数） 。
7
黑龙江大学电子工程学院《系统建模与仿真实验》指导书
绘制系统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。 实验习题 3：已知系统的开环传递函数为 G ( s ) 和奈奎斯特图 5( s 2 5s 6) 实验习题 4：已知系统的传递函数为 G ( s ) 6 ，试判 s 2s 5 8s 4 12 s 3 20s 2 16s 16 断系统的稳定性。
B A. ^ 2 C A^2
4 2 0 2 4 实验 2：找出数组 A 中所有绝对值大于 3 的元素，并在 A 中将其 3 1 1 3 5 换成 0。 实验 3：建立方阵A 1 2 3 2 2 3 9 7 5 1）计算其行列式和逆矩阵； 2）计算其特征值和特征向量。
《系统建模与仿真》实验报告六
报告人： 实验题目： 实验目的：
用 Matlab 作图 Bernoulli―Gaussian 白噪声、对一阶自回归模型、状态空间模型分别绘图。
专业: 模型建立
学 号：
仿真实习报告四篇
I仿真实习报告篇1实习报告班学哈尔滨工程大学20_年8月28日仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。
在仿真中心半天的实习，对仿真中心有了更为充分的了解和认识。
仿真中心老师详细的讲解，让我认识到了仿真的重大意义和学院仿真中心取得的优异成果和科研成绩。
一回路冷却剂平均温度不变的运行方案特点：当反应堆功率由零提升到100%满功率时，保持一回路冷却剂平均温度不变，压水堆一般都具有负的慢化剂温度系数,因而具有自动调节自稳定特性,使冷却剂温度有自发地趋向于tw不变的趋势。
优点：1、要求补偿的反应性小2、减少了对堆芯结构部件，尤其是对燃料元件的热冲击所引起的疲劳蠕动变应力，增加了元件的使用安全性3、由于从热态零功率至满功率一直保持tw不变，对于使用化学毒物控制冷态至热态温度效应的动力堆，可以减少相当数量的控制棒驱动机构，而且控制棒的调节活动减少了，可延长驱动机构的寿命4、不同运行功率时，冷却剂体积原则上是恒定的，理论上可不需要容积补偿，这就大大减小稳压器尺寸及减少一回路压力控制系统的工作负担5、反应堆由零功率至满功率均处于tw恒定状态，需要补偿的温度效应小。
另一方面堆芯结构不发生较大温差就可以加大提升功率幅度。
缺点：1、负荷变化时，二回路冲击较大2、功率变化时。
给水调节和汽轮机调速系统负担重3、回路耐压要求高，系统性可靠性降低。
二回路压力不变的运行方案特点：当堆芯功率水平变化时，要求一回路冷却剂温度上升,二回路蒸汽压力以及相应的饱和温度保持不变优点：1、在0%-IO0%功率提升过程中，二回路的压力不变，使蒸汽发生器给水调节系统、蒸汽调压阀、汽轮机调速系统等的工作条件改善2、可以使二回路设计更加合理，给水泵的特性近似于常规蒸汽动力装置，而不需要提出特殊的要求缺点：1、由于WV变化大，在符合变动时，要求补偿的反应性大，控制系统动作频繁，扰动了堆芯功率分布，甚至导致功率振荡2、负荷变化时，对堆芯结构及元件产生的热冲击应力大，在多次反复作用下，可能导致燃烧元件的蠕变疲劳3、控制棒活动频繁，影响驱动机构寿命4、冷却剂体积波动大，要求稳压器具有更大的容积补偿能力，对压力控制系统和水位控制系统提出了更高的要求5、动力装置的机动性受到限制组合运行方案低功率区冷却剂平均温度不变，变功率区二回路压力不变;低功率区二回路压力不变，高功率区冷却剂平均温度不变。
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研究生学位课《工程系统建模与仿真》实验报告（ 2017 年秋季学期）姓名学号班级研一专业机械电子报告提交日期工业大学报告要求1.实验报告统一用该模板撰写：(1)实验名称(2)同组成员（必须写）(3)实验器材(4)实验原理(5)实验过程(6)实验结果及分析2.正文格式：小四号字体，行距单倍行距；3.用A4纸单面打印；左侧装订；4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档，电子文档请发送至：xxx@126.。
5.此页不得删除。
评语：教师签名：年月日实验一报告正文一、 实验名称TH －I 型智能转动惯量实验 二、 同组成员（必须写）17S三、 实验器材（简单列出）1. 扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体2. 转动惯量测试仪3. 数字式电子台秤4. 游标卡尺 四、 实验原理（简洁）将物体在水平面转过一角度θ后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。
根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比，即M ＝－K θ （1） 式中，K 为弹簧的扭转常数，根据转动定律M ＝I β式中，I 为物体绕转轴的转动惯量，β为 角加速度，由上式得MIβ= （2） 令2IKω=,忽略轴承的磨擦阻力矩，由式（1）、（2）得222d Kdt Iθβθωθ==-=-上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。
此方程的解为：cos()A t θωφ=+式中，A 为谐振动的角振幅，φ为初相位角，ω为角速度，此谐振动周期为22T πω==（3） 由式（3）可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。
五、 实验过程（简洁）1. 用游标卡尺测出实心塑料圆柱体的外径D 1、空心金属圆筒的、外径D 、 D外、木球直径D 直、金属细杆长度L ；用数字式电子秤测出各物体质量m （各测量3次求平均值）。
2. 调整扭摆基座底脚螺丝，使水平仪的气泡位于中心。
3. 在转轴上装上对此轴的转动惯量为I O 的金属载物圆盘，并调整光电探头的位置使载物圆盘上的挡光杆处于其缺口中央且能遮住发射、接收红外光线的小孔，并能自由往返的通过光电门。
测量10个摆动周期所需要的时间10T 0。
4. 将转动惯量为I 1（转动惯量I 1的数值可由塑料圆柱体的质量m 1和外径D 1算出，即的塑料圆柱体放在金属载物圆盘上，则总的转动惯量为I O +I 1，测量10个摆动周期所需要的时间10T 1。
由式（3）可得出 01T T =或 22200110'I T I T T =- 则弹簧的扭转常数 2122104I K T T π'=-在SI 制中K 的单位为kg ·m2·s-2(或N ·m)。
5. 取下塑料圆柱体，装上金属圆筒，测量10个摆动周期需要的时间10T 2。
6. 取下金属载物圆盘、装上木球，测量10个摆动周期需要的时间10T 3。
（在计算木球的转动惯量时，应扣除夹具的转动惯量I 支座）。
六、 实验结果及分析（重点，详细写）实验数据处理如下：24211111H =8.96810.8I m D kg m -'=⨯()2242222115.48010.8I m D D H kg m -'=+=⨯外内 242333114.68510.10I m D kg m -'==⨯ 2042102215.02610.I T I kg m T T-'==⨯-24122104426.59110.m I K N T T π-'==⨯-21421028.96810.4KT I I kg m π-=-=⨯ 224220215.52310.4KT I I kg m π-=-=⨯ 24233214.20.3104K I T I kg m π-=-=⨯支座1111100%=0.000%I IE I '-=⨯'222210.2730%0%=I IE I '-=⨯-'33331300.80%%=2I IE I '-=⨯'详细数据如下表：实验结果分析：从表中我们可以看到塑料圆柱体和金属圆筒的实验值跟理论值非常接近，误差特别小，这说明利用扭摆法测量物体的转动惯量是有效的，而且精度是比较高的。
但是对于木球这组数据，我们可以看到误差很大，从实际操作分析来看。
造成此误差最大的来源是尺寸测量误差。
因为测量工具有限，在测量此球体的直径时采用了不太严谨的做法，直接导致了尺寸测量的不精确，从而导致了实验值较理论值偏差较大。
所以总的来说，用扭摆法测量物体的转动惯量是有效的，而且可以达到一定的精度。
思考题：1. 实验中，为什么在称木球和细杆的质量时必须分别将支座和安装夹具取下？由于本实验的目的是测量木球或细杆的转动惯量，根据转动惯量的定义及公式，转动惯量与被测物体的质量有关；而支座与安装夹具在过程中必须要使用，此时测得的转动惯量是被测物体的转动惯量与支座/安装夹具的转动惯量之和。
因此，在称木球和细杆的质量时必须分别将支座和安装夹具取下。
2. 转动惯量实验仪器计时精度为0.001s ，实验中为什么要测量10T ？每次测量都会伴随着随机误差，-0.001+0.001T ∈测量真实真实（T ，T ），多次测量取平均值能够使测量值趋近于真实值。
理论上说测量次数越多，取平均值，误差越小，但这里我们根据实际需要只测量10组求平均值以减少误差。
3. 如何用本实验仪器来测定任意形状物体绕特定轴的转动惯量？先将待测物体的夹具安放在仪器上，测定其10次摆动的平均周期T 夹具，再将物体安装到夹具上，测量10次摆动的平均周期T 。
202-4KI T I π=夹具夹具，224K I T I π=-物夹具。
实验二报告正文一、实验名称自整角机实验二、同组成员（必须写）17S三、实验器材（简单列出）1.电源控制屏（MET01）2.自整角机实验装置(ZSZ-1)3.数字示波器四、实验原理（简洁）1.自整角机技术参数发送机型号 BD-404A-2接收机型号 BS-404A激磁电压 220V±5%激磁电流 0.2A次级电压 49V频率 50HZ2.发送机的刻度盘及接收机的指针调准在特定位置的方法：旋松电机轴头螺母，拧紧电机后轴头，旋转刻度盘（或手拨指针圆盘）至某要求的刻度值位置，保持该电机转轴位置并旋紧轴头螺母。
3.接线柱的使用方法本装置将自整角机的五个输出端分别与接线柱对应相连，激磁绕组用L1、L2（L1′、L2′）表示；次级绕组用T1、T2、T3、（T1′、T2′、T3′）表示。
使用时根据实验接线图要求用手枪插头线分别将接线柱连结，即可完成实验要求。
（注：电源线、连接导线出厂配套）。
4.发送机的刻度盘上边和接收机的指针两端均有20小格的刻度线，每一小格为3′，转角按游标尺方法读数。
5.接收机的指针圆盘直径为4cm，测量静态整步转矩=砝码重力×圆盘半径=砝码重力×2cm。
6.将固紧滚花螺钉拧松后，便可用手柄轻巧旋转发送机的刻度盘（不允许用力向外拉，以防轴头变形）。
如需固定刻度盘在某刻度值位置不动，可用手旋紧滚花螺钉。
7.需吊砝码实验时，将串有砝码勾的另一线端固定在指针小圆盘的小孔上，将线绕过小圆盘上边凹槽，在砝码勾上吊砝码即可。
8.每套自整角机实验装置中的发送机、接收机均应配套，按同一编号配套。
9.自整角机变压器用力矩式自整角接收机代用。
10.需要测试激磁绕组的信号，在该部件的电源插座上插上激磁绕组测试线即可。
五、 实验过程（简洁） 1. 测定力矩式自整角发送机的零位误差Δθ2. 测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系T=f （θ）3. 测定力矩式自整角机的静态误差Δθjt4.测定力矩式自整角机的比整步转矩T θ六、 实验结果及分析（重点，详细写）1. 测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系T=f （θ）m ( kg ) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.07 T （N.cm ） 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.40θ（deg ） o '66o '1127 o '1621 o '2039 o '259 o '356 m ( kg ) 0.09 0.10 0.12 0.13 0.14 T （N.cm ） 1.80 2.00 2.40 2.60 2.80θ（deg ） o '450o '5036 o '6127 o '716 o '773曲线拟合图曲线拟合参数从上图可知，T 和θ的线性度很高，采用直线拟合，得到T 与θ的关系，其中T 的单位为N.cm ，θ的单位为deg ：0.037360.02806T θ=⨯+2. 测定力矩式自整角机的静态误差jt θVo 'o 'o '''(512057)/22730jt θ=-=V 3. 测定力矩式自整角机的比整步转矩T θ实验分析：1. 测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系为：0.037360.02806T θ=⨯+其中T 的单位为N.cm ，θ的单位为deg 。
2. 测定力矩式自整角机的静态误差为：o '''2730jt θ=V 3. 测定力矩式自整角机的比整步转矩为正向：0.006383T θ= 反向：0.008421T θ=实验三报告正文一、实验名称二级直线倒立摆实验二、同组成员（必须写）17S17S17S三、实验器材（简单列出）1.计算机及MATLAB等相关软件；2.固高倒立摆系统的软件；3.固高二级直线倒立摆系统，包括运动卡和倒立摆实物；4.倒立摆相关安装工具。
四、实验原理（简洁）1.建立二级直线倒立摆数学模型对二级直线倒立摆进行数学建模，并将非线性数学模型在一定条件下化简成线性数学模型。
2.系统的MATLAB仿真依据建立的数学模型，通过MATLAB仿真得出系统的开环特性，采取相应的控制策略，设计控制器，再加入到系统的闭环中，验证控制器的作用，并进一步调试。
3.LQR控制器设计与调节实验利用线性二次型最优（LQR）调节器MATLAB仿真设计的参数结果对二级直线倒立摆进行实际控制实验，参数微调得到较好的控制效果，记录实验曲线。
五、实验过程（简洁）1.建立倒立摆系统模型2.直线两级倒立摆MATLAB仿真3.LQR控制器设计及仿真4.直线两级倒立摆LQR控制实验5.将保存的实验数据画出图形，分析实际控制效果与仿真曲线的区别。
.专业整理.六、实验结果及分析（重点，详细写）上图为实验所得到的结果图。