实验六 SIMULINK仿真综合实验

实验6 SIMULINK 仿真综合实验

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MATLAB7.0以上的软件环境）。

三、实验内容

1.建立下图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1 正弦波产生及观测模型

Sine Wave

Scope

1

Gain

2．利用simulink 仿真来实现摄氏温度到华氏温度的转化：325

9

c f +=T T （c T 范围在-10℃～100℃），参考模型为图2。

图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

9

1

7sin 715sin 513sin 31sin )(++++

=。

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

图3 ()x t ω的仿真参考模型图 图4 Sine Wave5模块参数设置图

4.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

())

1(sin 22

θl x dt

d m x c F x m p t ---=&&&())

2(cos 22

θl dt

d m g m P p p =-)3(sin cos )sin (22

θ

θθθ&&I Pl l x dt

d l m p =--小车水平方向受力方程吊绳垂直方向受力方程 小车的力矩平衡方程

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

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;

())

5(cos sin 2θ

θθx l m gl m l m I p

p

p

&&&&=++()

)

4(sin 22

θl x dt

d m x c F x m p t ---=&&&()

p t p m m l m x c F x +-+-=θ

θθθsin 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 +=

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：

悬吊式起重机小车位移

悬吊式起重机吊重摆角

)0(=

x&0

)0(=

θ&