实验四SIMULINK仿真模型的建立和仿真
实验四 SIMULINK仿真daan
实验四 SIMULINK 仿真（3学时）一、 实验目的熟悉SIMULINK 模块库中常用标准模块的功能及其应用，利用SIMULINK 标准模块建立系统仿真模型，模型封装步骤和参数设置等。
二、 实验题目1. 建立单位负反馈二阶系统的SIMULINK 仿真模型，当输入信号源分别为阶跃信号、斜坡信号、抛物线信号、正弦信号时，给出系统输出的波形图 (1) 开环传递函数如下所示s 6.0s 12(2) 将（1）中的开环传递函数转换为状态空间模型num=[1];den=[1 0.6 0]; [A B C D]=tf2ss(num,den)2系统的微分方程为：()()xx r ay y y d bx =-⎧⎨=-+⎩ 设r=1,d=0.5,a=0.1,b=0.02,x(0)=25,y(0)=2 i. 利用MATLAB 所提供的函数，编写求解上述微分方程的M 文件，求出x(t),y(t)； ii. 试建立系统的SIMULINK 模型，并给出x(t),y(t)的曲线波形， iii. 比较上面两种方法的结果 function dy=OdeFun(t,y) dy=zeros(2,1);dy(1)=y(1)-0.1*y(1)*y(2);dy(2)=-0.5*y(2)+0.02*y(1)*y(2);[t,Y]=ode45('OdeFun',[0 20],[25;2]) plot(t,Y(:,1),'-.',t,Y(:,2))3蹦极跳的数学模型为：12()mxmg b x x a x a x x =+-- 0()0Kx x b x x ->⎧=⎨≤⎩其中m 为物体的质量，g 为重力加速度，x 为物体的位置，第二项表示绳索的弹力，K 为绳索的弹性系数，第三项和第四项表示空气的阻力。
设蹦极者的初始位置为x(0)= -30, 起始速度为 x(0)'=0; 其余的参数为a1=a2=1, m=70kg, g=10m/s 2. 试建立系统的SIMULINK 模型，并给出x(t),x'(t)的曲线波形4.建立单闭环调速系统的SIMULINK模型，并对PID控制器进行封装和对P,I,D参数进行设置单闭环调速系统的结构框图2.实验要求：按规定时间参加实验，不得缺席，要求签到。
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仿真实验报告
simulink仿真实验报告Simulink仿真实验报告一、引言Simulink是一种基于模型的设计和仿真工具，广泛应用于各领域的工程设计和研究中。
本次实验将利用Simulink进行系统仿真实验，通过搭建模型、参数调整、仿真运行等过程，验证系统设计的正确性和有效性。
二、实验目的本实验旨在帮助学生掌握Simulink的基本使用方法，了解系统仿真的过程和注意事项。
通过本实验，学生将能够：1. 熟悉Simulink的界面和基本操作；2. 理解和掌握模型构建的基本原理和方法；3. 学会调整系统参数、运行仿真和分析仿真结果。
三、实验内容本实验分为以下几个步骤：1. 绘制系统模型：根据实验要求，利用Simulink绘制出所需的系统模型，包括输入、输出、控制器、传感器等。
2. 参数设置：针对所绘制的系统模型，根据实验要求设置系统的参数，例如增益、阻尼系数等。
3. 仿真运行：通过Simulink的仿真功能，对所构建的系统模型进行仿真运行。
4. 仿真结果分析：根据仿真结果，分析系统的动态性能、稳态性能等指标，并与理论值进行对比。
四、实验结果与分析根据实验要求，我们绘制了一个负反馈控制系统的模型，并设置了相应的参数。
通过Simulink的仿真功能，我们进行了仿真运行，并获得了仿真结果。
仿真结果显示，系统经过调整参数后，得到了较好的控制效果。
输出信号的稳态误差较小，并且在过渡过程中没有发生明显的振荡或超调现象。
通过与理论值进行对比，我们验证了系统的稳态稳定性和动态响应性能较为理想。
五、实验总结通过本次实验，我们掌握了使用Simulink进行系统仿真的基本方法和技巧。
了解了系统模型构建的基本原理，并学会了参数调整和仿真结果分析的方法。
这对于我们今后的工程设计和研究具有重要的意义。
六、参考文献1. 《Simulink使用手册》，XXX出版社，20XX年。
2. XXX，XXX，XXX等.《系统仿真与建模实践教程》. 北京：XXX出版社，20XX年。
实验四-SIMULINK仿真模型建立及仿真
最新资料整理推荐实验四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=lkg,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。
• •…最新资料整理推荐……最新资料整理推荐图一：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谢。
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S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：• •…最新资料整理推荐……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〈Gdin＞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［0K］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〈Gainl＞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（卄）修改成所需的代数符号（一），单击［0K］最新资料整理推荐键，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＜Integratorl＞的初始状态进行设置：双击积分模块＜Integratorl＞,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［0K］键，完成设置。
simulink仿真实验报告
simulink仿真实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过使用Simulink软件来进行仿真实验，掌握Simulink仿真工具的基本使用方法，并且了解如何应用Simulink软件来进行系统建模和仿真分析。
二、实验内容1. Simulink软件的基本介绍2. Simulink仿真工具的使用方法3. Simulink模型建立与参数设置4. Simulink仿真结果分析三、实验步骤及方法1. Simulink软件的基本介绍Simulink是一种基于模块化编程思想的图形化编程工具，可以用于建立各种系统模型，并且进行系统仿真分析。
在Simulink中，用户可以通过拖动不同类型的模块来搭建自己所需要的系统模型，并且可以对这些模块进行参数设置和连接操作。
2. Simulink仿真工具的使用方法首先，在打开Simulink软件后，可以看到左侧有一系列不同类型的模块，包括数学运算、信号处理、控制系统等。
用户可以根据自己需要选择相应类型的模块，并将其拖入到工作区域中。
然后，用户需要对这些模块进行参数设置和连接操作，以构建出完整的系统模型。
最后，在完成了系统模型的构建后，用户可以进行仿真分析，并且观察系统的运行情况和输出结果。
3. Simulink模型建立与参数设置在本次实验中，我们主要是以一个简单的控制系统为例来进行仿真分析。
首先，我们需要将数学运算模块、控制器模块和被控对象模块拖入到工作区域中，并将它们进行连接。
然后，我们需要对这些模块进行参数设置，以确定各个模块的输入和输出关系。
最后，在完成了系统模型的构建后，我们可以进行仿真分析，并观察系统的运行情况和输出结果。
4. Simulink仿真结果分析在完成了Simulink仿真实验之后，我们可以得到一系列仿真结果数据，并且可以通过Simulink软件来对这些数据进行进一步的分析和处理。
例如，在本次实验中，我们可以使用Simulink软件来绘制出控制系统的输入信号、输出信号和误差曲线等图形，并且可以通过这些图形来判断系统是否满足预期要求。
实验四 基于Simulink机构运动分析(1)
实验四 基于Simulink 机构运动分析学号 姓名一、实验任务和目的1. 熟悉Simulink 的工作环境，掌握模型建立方法。
2. 熟悉和掌握模块参数的设置和常用模块的使用方法。
3. 掌握利用Simulink 实现机构运动仿真的方法。
二、实验内容1、 已知图示曲柄滑块机构中，曲柄L AB =a=50mm ，连杆L BC =b=100mm ，偏心距e=20mm ，曲柄逆时针匀角速度ω=2rad/s 转动。
xx图1 曲柄滑块机构该曲柄滑块机构可以看做是由1R 、2R 、3R 、4R 四个向量构成的封闭图形，方向如图所示。
该机构的闭环位移矢量方程1234R R R R +=+上述矢量方程在x 和y 方向的投影方程1212cos cos (1)sin sin (2)c a b x a b eθθθθ+=⎧⎨+=-⎩ 对位移方程两边求一阶导数⎩⎨⎧=+=--)4(0cos cos )3(sin sin a 22112211θωθωθωθωb a v b C 上式可用于求解连杆角速度2ω和滑块速度C v⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--1111222cos sin 0cos 1sin θωθωωθθa a v b b C依此建立simulink 模型图2曲柄滑块机构Simulin 仿真模型其中（1） 计算连杆角速度和滑块速度的函数模块自定义函数模块vcslider.m源代码（2）计算连杆和滑块初始位置的函数模块自定义函数模块vcslider.m 源代码对上述曲柄滑块模型进行仿真。
2、 仿照上述曲柄滑块机构仿真方法，对图示曲柄摇杆机构进行建模仿真，要求用示波器显示CD 杆角位移4θ，角速度4ω和角加速度4α随曲柄转角（0~360°）变化曲线。
已知机构各构件尺寸100AB l mm =，200BC l mm =，200AD l mm =，150CD l mm =，原动件AB 以等角速度ω=10rad/s 逆时针方向转动，1θ初始位置为0。
计算机仿真技术实验报告-实验四
计算机仿真技术实验报告实验四基于Simulink控制系统仿真实验四 基于Simulink 控制系统仿真一． 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2所示系统设计PID 调节器参数。
s119.010+s 1007.01+s +-)(t r )(t y )(t e图1 单位反馈控制系统框图s 119.010+s 1007.01+s +-)(t r )(t y )(t e PID图2 综合设计控制系统框图三、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4.2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．实验原理本实验是利用matlab中的simulink功能。
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，并可以对各个单元部件模型的参数进行设定，以达到仿真实验条件的要求。
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。
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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。