计算机仿真MATLAB-simulink作业

MATLAB控制系统各种仿真例题(包括simulink解法)

一、控制系统的模型与转换1．请将下面的传递函数模型输入到matlab 环境。

]52)1)[(2(24)(32233++++++=s s s s s s s G )99.02.0)(1(568.0)(22+--+=z z z z z H ，T=0.1s >> s=tf('s');G=(s^3+4*s+2)/(s^3*(s^2+2)*((s^2+1)^3+2*s+5));GTransfer function:s^3 + 4 s + 2------------------------------------------------------s^11 + 5 s^9 + 9 s^7 + 2 s^6 + 12 s^5 + 4 s^4 + 12 s^3>> num=[1 0 0.56];den=conv([1 -1],[1 -0.2 0.99]);H=tf(num,den,'Ts',0.1)Transfer function:z^2 + 0.56-----------------------------z^3 - 1.2 z^2 + 1.19 z - 0.992．请将下面的零极点模型输入到matlab 环境。

请求出上述模型的零极点，并绘制其位置。

)1)(6)(5()1)(1(8)(22+++-+++=s s s s j s j s s G )2.8()6.2)(2.3()(1511-++=----z z z z z H ，T=0.05s>>z=[-1-j -1+j];p=[0 0 -5 -6 -j j];G=zpk(z,p,8)Zero/pole/gain:8 (s^2 + 2s + 2)--------------------------s^2 (s+5) (s+6) (s^2 + 1)>>pzmap(G)>> z=[0 0 0 0 0 -1/3.2 -1/2.6];p=[1/8.2];H=zpk(z,p,1,'Ts',0.05)Zero/pole/gain:z^5 (z+0.3125) (z+0.3846)-------------------------(z-0.122)Sampling time: 0.05>>pzmap （H ）num=[0,7.1570,-6.4875 ];den=[1,-2.2326,1.7641,-0.4966];sysd=tf(num,den,0.05,'variable','z^-1')Transfer function:7.157 z^-1 - 6.487 z^-2-----------------------------------------1 - 2.233 z^-1 + 1.764 z^-2 - 0.4966 z^-3Sampling time: 0.05二、线性系统分析1. 请分析下面传递函数模型的稳定性。

matlab-SIMULINK仿真实例

二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真一、仿真原理图1二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床示意图图2 二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床刃磨原理图重要假设条件：1、二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床是通过两组并联杆（2，a和3，b）保证动平台4只在空间中做水平运动，而没有翻转运动。

每一组并联杆是由空间相互平行的4根杆件组成，由于组内各杆件受力相同，所以将其简化成平面机构如图2。

构件a，b是保证动平台4只做水平运动的辅助平行杆，所以可以假设将机构中杆件a，b省略，而动平台4只做水平移动，没有翻转运动，也就是4相对于地面的夹角θ4恒等于0。

2、直线电机的次子有两个（1和5）但是在加工过程中并不是两者同时运动，所以假设5与导轨固联。

3、假设机床在工作过程中动平台4只受到树直向上的恒力作用，且作用在其中心位置。

基于以上假设机床平面结构示意图如图3。

图3二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床简化机构平面结构示意图二、建立仿真方程C2=cos(θ2) S2=sin(θ2) C3=cos(θ3) S3=sin(θ3)一）力方程（分别对各个杆件进行受力分析）对动平台4：受力分析如图4F24x+F43x=m4*Ac4x （1）F24y+F43y=m4*Ac4y （2）F24y*rc4-F43y*rc4=0 （3）图4动平台4的受力分析对并联杆2：受力分析如图5F12x+F24x=-m2*Ac2x （4）F12y+F24y=-m2*Ac2y （5）F12x*rc2*S2+F12y*rc2*C2-F24x*rc2*S2-F24y*rc2*C2=I2*α2 （6）图5并联杆2的受力分析对直线电机滑块1：受力分析如图6Fm+F12x=m1*r1_dot_dot （7）Fy=F12y （8）图6直线电机滑块1的受力分析对并联杆3：受力分析如图7图7并联杆3的受力分析二）闭环矢量运动方程（矢量图如图8）图8 闭环矢量图矢量方程为：R1+R2=R3+R4将上述矢量方程分解为x和y方向，并分别对方程两边对时间t求两次导数得：r1_dot_dot+r2*α2*S2+r2*w2^2*C2=r3*α3*S3+r3*w3^2*C3 （12）r2*α2*C2-r2*w2^2*S2=r3*α3*C3-r3*w3^2*S3 （13）三）质心加速度的矢量方程F13x+F43x=-m3*Ac3x （9）F13y+F43y=-m3*Ac3y （10）F43x*r3*C3+F43y*r3*S3= I3*α3 （11）图9质心加速度的矢量示意图矢量关系：Ac3=Rc3_dot_dotAc4=R3_dot_dot+ Rc4_dot_dotAc2=R3_dot_dot+ R4_dot_dot+ Rc2_dot_dot (_dot_dot 表示对时间求两次导数)将上述三个矢量方程分别分解为x 和y 方向，则它们等效为以下六个方程；Ac3x=-rc3*w3^2*C3-rc3*α3*S3 (14) Ac3y=-rc3*w3^2*S3+rc3*α3*C3 (15) Ac4x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3 (16) Ac4y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3 (17) Ac2x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3-rc2*w2^2*C2-rc2*α2*S2 (18) Ac2y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3-rc2*w2^2*S2+rc2*α2*C2 (19) 力未知量为：F12x,F12y,F24x,F24y,F43x,F43y,F13x,F13y,Fy,Fm 引入的加速度有：α2，α3，r1_dot_dot ，Ac3x ，Ac3y ，Ac4x ，Ac4y ，Ac2x ，Ac2y三、系统方程的组装将所有19个方程组装成矩阵形式1010000000000200000010100000000002002222222200000020000000000101000000000000400001010000000000004000101000000000000010000000010010000000100000010000000000000010100000000m m rc S rc C rc S rc C I m m m ⋅⋅-⋅-⋅-----300000000101000000003000000333300003000000000000000002233100000000000000002233000000000000000002233010000000000000002233001000000000000000330001000000000000m m r C r S I r S r S r C r C rc S r S rc C r C rc S ⋅⋅-⋅-⋅⋅-⋅⋅⋅⋅⋅-⋅003300001000000000000033000001000000000000330001rc C r S r C ⎛⎫⎪ ⎪⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪⋅-⎪⋅ ⎪⎪ ⎪⋅-⎝⎭120120240240434301301300020333^2322^2222^2233^2322^222233441F x F y F x F y F x p F y F x F y Fy Fm r w C r w C r w S r w S rc w C Ac x Ac y Ac x Ac y Ac x Ac y r αα••⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⨯= ⎪ ⎪ ⎪⋅⋅-⋅⋅ ⎪ ⎪⋅⋅-⋅⋅ ⎪-⋅⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭33^2322^2233^2333^2333^2333^2333^23r w S rc w S r w S rc w C rc w S r w C r w S ⎛⎫ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⋅⋅ ⎪⋅⋅+⋅⋅ ⎪ ⎪-⋅⋅ ⎪ ⎪⋅⋅ ⎪-⋅⋅ ⎪⎪ ⎪⋅⋅⎝⎭ 四、初始条件的设定假设图3位置就是初始位置。

实验五MatlabSimulink仿真实验

实验五MatlabSimulink仿真实验东南⼤学⾃动化学院实验报告课程名称：⾃动控制实验实验名称：Matlab /Simulink仿真实验院（系）：⾃动化专业：⾃动化姓名：学号：实验室：实验组别：同组⼈员：实验时间：2011 年12⽉2⽇评定成绩：审阅教师：⼀、实验⽬的：1．学习系统数学模型的多种表达⽅法，并会⽤函数相互转换。

2．学习模型串并联及反馈连接后的系统传递函数。

3．掌握系统BODE 图，根轨迹图及奈奎斯特曲线的绘制⽅法。

并利⽤其对系统进⾏分析。

4．掌握系统时域仿真的⽅法，并利⽤其对系统进⾏分析。

⼆、预习要求：借阅相关Matlab/Simulink 参考书，熟悉能解决题⽬问题的相关Matlab 函数。

三、实验内容： 1．已知H （s ）=0.051(0.21)(0.11)s s s +++，求H （s ）的零极点表达式和状态空间表达式。

答：num=[0.05 1];d1=[0.2 1]; d2=[0.1 1];den=conv(d1,d2); H=tf(num,den);[z,p,k]=zpkdata(H); H=zpk(z,p,k);[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);H （s ）的零极点表达式为 2.5(20)()(10)(5)s H s s s +=++；状态空间表达式为x A x B uy C x D u=+?=+其中，155010A --??=?，10B ??=，[]2.550C =，[]0D =。

2．已知15()(1)(2)s H s s s s +=++，21()1H s s =+。

H1=zpk(-5, [0 -1 -2],1);H2=zpk([],-1,1); G1=H1*H2; G2=H1+H2;G3=feedback(H1,H2);（1）求两模型串联后的系统传递函数。

答：4322452(1)5((s+512))s s s ss s G s s +++=+++=。

MATLAB语言：Simulink系统仿真习题与答案

一、单选题1、将模块连接好之后，如果要分出一根连线，操作方法是（）。

A.把鼠标指针移到分支点的位置，按住鼠标左键拖曳到目标模块的输入端B.双击分支点的位置，按住鼠标左键拖曳到目标模块的输入端C.把鼠标指针移到分支点的位置，按下Ctrl键并按住鼠标拖曳到目标模块的输入端D.把鼠标指针移到分支点的位置，按下Shift键并按住鼠标拖曳到目标模块的输入端正确答案：C2、在一个模型窗口上按住一个模块并同时按Shift键移动到另一个模型窗口，则（）。

A.在两个模型窗口都有这个模块B.在后一个窗口有这个模块C.在前一个窗口有这个模块D.在两个窗口都有模块并添加连线正确答案：A3、为子系统定制参数设置对话框和图标，使子系统本身有一个独立的操作界面，这种操作称为子系统的（）。

A.包装B.封装C.集成D.组合正确答案：B4、使用S函数时，要在模型编辑窗口添加（）。

A.Sine Wave模块B.S-Program模块C.Subsystem模块D.S-Function模块正确答案：D二、多选题1、启动Simulink的方法有（）。

A.在命令行窗口中输入simulink命令B.在“主页”选项卡中单击SIMULINK命令组中的“Simulink”命令按钮C.在“主页”选项卡中单击“文件”命令组中的“新建”命令按钮D.在“主页”选项卡中单击“文件”命令组中的“新建脚本”命令按钮正确答案：A、B、C2、根据控制信号的控制方式不同，条件执行子系统分为（）。

A.事件驱动子系统B.使能子系统C.触发子系统D.使能加触发子系统正确答案：B、C、D3、以下关于S函数的描述中，正确的有（）。

A.利用S函数可以对Simulink模块库进行扩充B.S函数只能用MATLAB语言编写C.S函数有现成的模板程序D.S函数模块能够被封装正确答案：A、C、D三、判断题1、建立系统仿真模型是在Simulink模型编辑窗口中进行的。

正确答案：√2、利用触发子系统能够将锯齿波转换为方波。

MATLAB实验SIMULINK仿真

实验九SIMULINK仿真一、实验目的SIMULINK是一个对动态系统（包括连续系统、离散系统和混合系统）进行建模、仿真和综合分析的集成软件包，是MA TLAB的一个附加组件，其特点是模块化操作、易学易用，而且能够使用MATLAB提供的丰富的仿真资源。

在SIMULINK环境中，用户不仅可以观察现实世界中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响，而且也可以在仿真进程中改变感兴趣的参数，实时地观察系统行为的变化。

因此SIMULINK已然成为目前控制工程界的通用软件，而且在许多其他的领域，如通信、信号处理、DSP、电力、金融、生物系统等，也获得重要应用。

对于信息类专业的学生来说，无论是学习专业课程或者相关课程设计还是在今后的工作中，掌握SIMULINK，就等于是有了一把利器。

本次实验的目的就是通过上机训练，掌握利用SIMULINK对一些工程技术问题（例如数字电路）进行建模、仿真和分析的基本方法。

二、实验预备知识1. SIMULINK快速入门在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，则很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真。

1990年，Math Works软件公司为MATLAB提供了新的控制系统模型图输入与仿真工具，并命名为SIMULAB，该工具很快就在控制工程界获得了广泛的认可，使得仿真软件进入了模型化图形组态阶段。

但因其名字与当时比较著名的软件SIMULA类似，所以1992年正式将该软件更名为SIMULINK。

SIMULINK的出现，给控制系统分析与设计带来了福音。

顾名思义，该软件的名称表明了该系统的两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用系统提供的各种功能模块并通过信号线连接各个模块从而创建出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。

⏹SIMULINK的启动首先启动MATLAB，然后在MA TLAB主界面中单击上面的Simulink按钮或在命令窗口中输入simulink命令。

MATLABsimulink仿真试验

实验七SIMULINK 仿真集成环境一、实验目的熟悉SIMULINK 的模型窗口、熟练掌握SIMULINK 模型的创建，熟练掌握常用模块的操作及其连接。

二、实验内容(1) SIMULINK 模型的创建和运行。

(2) 一阶系统仿真。

三、实验步骤1．Simulink 模型的创建和运行(1) 创建模型。

①在MATLAB 的命令窗口中输入simulink 语句，或者单击MATLAB 工具条上的SIMULINK 图标，SIMULINK 模块库浏览器。

②在MATLAB 菜单或库浏览器菜单中选择File|New|Model，或者单击库浏览器的图标，即可新建一个“untitle”的空白模型窗口。

③打开“Sources”模块库，选择“Sine Wave”模块，将其拖到模型窗口，再重复一次；打开“Math Operations”模块库选取“Product”模块；打开“Sinks”模块库选取“Scope”模块。

(2) 设置模块参数。

①修改模块注释。

单击模块的注释处，出现虚线的编辑框，在编辑框中修改注释。

②双击下边“Sine Wave”模块，弹出参数对话框，将“Frequency”设置为100；双击“Scope”模块，弹出示波器窗口，然后单击示波器图标，弹出参数对话框，修改示波器的通道数“Number of axes”为3。

③如图A4 所示，用信号线连接模块。

图A4(3) 启动仿真①单击工具栏上的图标或者选择Simulation|Start 菜单项，启动仿真；然后双击“Scope”模块弹出示波器窗口，可以看到波形图。

②修改仿真步长。

在模型窗口的Simulation 菜单下选择“Configuration Parameters”命令，把“Max step size”设置为0.01；启动仿真，观察波形是不是比原来光滑。

③再次修改“Max step size”为0.001；设置仿真终止时间为10s；启动仿真，单击示波器工具栏中的按钮，可以自动调整显示范围，可以看到波形的起点不是零点，这是因为步长改小后，数据量增大，超出了示波器的缓冲。

matlab simulink仿真实验报告

matlab simulink仿真实验报告[Abstract]本篇报告介绍了一项利用Matlab和Simulink进行仿真实验的过程和结果。

实验主要涉及对加速度计数据的滤波和降噪处理，以及利用观测器估计一个非线性系统的状态变量。

本文介绍了实验设计的思路和步骤，详细讲解了实验中所使用到的算法和模型，并对实验结果进行了分析和总结。

[Keywords][Introduction]在自动化控制、机器人技术、航天航空、汽车电子等领域中，传感器和估计器是广泛应用的两类算法。

传感器可以测量物理量，如位置、速度、加速度等，并将其转化为电信号输出。

估计器则通过对物理模型的建模和输出信号的处理，来推测和估计系统的状态变量。

加速度计可以测量物体在三个轴向上的加速度，同时可以进行数据滤波和降噪。

估计器可以用于非线性系统的状态估计，具有广泛的应用前景。

[Simulation Process]1. 数据采集处理加速度计可以用于测量物体在三个轴向上的加速度。

由于传感器的噪声和误差，采集的数据往往不够准确和稳定，需要通过滤波和降噪等算法进行处理。

本实验中采用了常用的Butterworth低通滤波器和移动平均滤波器来对加速度计数据进行处理。

Butterworth低通滤波器是一种线性相位滤波器，可以将高频信号滤去，降低信号噪声。

在Matlab中，可以通过函数[b,a] = butter(n,Wn,'low')生成Butterworth低通滤波器。

其中，n为滤波器的阶数，Wn为截止频率。

移动平均滤波器是一种简单有效的滤波方法，可以对信号进行平均处理，消除信号的高频成分和噪声。

在Matlab中，可以通过函数smooth(x,n)生成移动平均滤波器。

其中，x为待处理的信号，n为滤波器窗口大小。

2. 状态估计模型状态估计模型是一种建立在数学模型基础上的估计方法，常常用于非线性系统的状态估计。

本实验中，给定了以下非线性系统的模型：$$\begin{cases}x_{1}' = x_{2} \cos(x_{1}) \\x_{2}'= u\end{cases}$$其中，x1和x2为系统状态变量，u为系统的控制输入。

MATLABSimulink系统仿真习题

第 12 章 MATLAB Simulink 系统仿真习题 12一、选择题1．启动Simulink 后，屏幕上出现的窗口是（）。

AA．Simulink 开端页C． Simulink Block Browser窗口B． Simulink Library Browser窗口D．Simulink 模型编写窗口2．模块的操作是在（）窗口中进行的。

DA．Library Browser C． Block Editer B．Model Browser D．模型编写3 ．Integrator 模块包含在（）模块库中。

BA． Sources B． Continuous C． Sinks D． Math Operations4．要在模型编写窗口中复制模块，不正确的方法是（A．单击要复制的模块，按住鼠标左键并同时按下Ctrl）。

B键，挪动鼠标到适合地点松开鼠标B．单击要复制的模块，按住鼠标左键并同时按下Shift 键，挪动鼠标到适合地点松开鼠标C．在模型编写窗口选择Edit→ Copy 命令和Edit→ Paste 命令D．右键单击要复制的模块，从快捷菜单中选择Copy 命令和5 ．已知仿真模型如图 12-41 （ a）所示，示波器的输出结果如图Paste 命令12-41 （b）所示。

（a）仿真模型（b）示波器输出结果图 12-41 习题仿真模型及仿真结果则 XY Graph图形记录仪的输出结果是（）。

CA．正弦曲线B．余弦曲线C．单位圆D．椭圆二、填空题1． Simulink （能 / 不可以）离开 MATLAB环境运转。

2．成立 Simulink 仿真模型是在窗口进行的。

模型编写窗口3． Simulink 仿真模型往常包含、系统模块和三种元素。

信号源（ Source），信宿（ Sink）4．由控制信号控制履行的子系统称为，它分为、和。

条件履行子系统，使能子系统，触发子系统，使能加触发子系统。

5．为子系统定制参数设置对话框和图标，使子系统自己有一个独立的操作界面，这类操作称为子系统的。

计算机仿真技术论文实验报告基于matlab的simulink 模型

计算机仿真技术实验报告
实验目的
（1）熟悉MATLAB中基本SIMULINK仿真环境；
（2）掌握SIMULINK进行系统仿真设计的基本步骤；
（3）了解SIMULINK中各模块库；
（4）掌握仿真系统参数设置。

实验内容
新建一个模型文件，搭建simulink发动机模型，并进行系统仿真。

改变系统仿真环境参数，观察其变化。

使用到的模块：step模块step，step1；clock模块；switch模块；air model模块；gain模块gain1，gain2，gain3；fuel模块；constant模块constant，constant1，constant2；scope模块scope，scope1，scope2.
系统参数：
运行结果
心得体会
MATALAB是一种全能的软件，但在学习应用中也会存在难度，要将知识与操作相结合，在学习过之后就需要操作学习。

Matlab能解决我们许多的问题，在我们的数学建模中更是一种实用的工具，我们应更进一步地去学习，能应用到matlab中的大部分功能，会让我们在以后的学习中有更多的帮助。

matlab的simulink仿真建模举例

matlab的simulink仿真建模举例Matlab的Simulink仿真建模举例Simulink是Matlab的一个工具包，用于建模、仿真和分析动态系统。

它提供了一个可视化的环境，允许用户通过拖放模块来构建系统模型，并通过连接和配置这些模块来定义模型的行为。

Simulink是一种功能强大的仿真平台，可以用于解决各种不同类型的问题，从控制系统设计到数字信号处理，甚至是嵌入式系统开发。

在本文中，我们将通过一个简单的例子来介绍Simulink的基本概念和工作流程。

我们将使用Simulink来建立一个简单的电机速度控制系统，并进行仿真和分析。

第一步：打开Simulink首先，我们需要打开Matlab并进入Simulink工作环境。

在Matlab命令窗口中输入"simulink"，将会打开Simulink的拓扑编辑器界面。

第二步：创建模型在拓扑编辑器界面的左侧，你可以看到各种不同类型的模块。

我们将使用这些模块来构建我们的电机速度控制系统。

首先，我们添加一个连续模块，代表电机本身。

在模块库中选择Continuous中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。

接下来，我们添加一个用于控制电机速度的控制器模块。

在模块库中选择Discrete中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。

然后，我们需要添加一个用于输入参考速度的信号源模块。

在模块库中选择Sources中的Step，拖动到编辑器界面中。

最后，我们添加一个用于显示模拟结果的作用模块。

在模块库中选择Sinks 中的To Workspace，拖动到编辑器界面中。

第三步：连接模块现在，我们需要将这些模块连接起来以定义模型的行为。

首先，将Step模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。

然后，将Transfer Fcn模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。

接下来，将Transfer Fcn模块的输出端口与To Workspace模块的输入端口相连。

利用Matlab和Simulink进行系统仿真设计

实验三利用Matlab 和Simulink 进行系统仿真设计一．实验目的通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。

二. 实验设备个人计算机，Matlab 软件。

三. 实验准备预习本实验相关说明，复习PID 控制器的原理和作用，明确汽车运动控制系统问题的描述及其模型表示，编写本次仿真练习的相应程序。

四. 实验说明本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。

注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。

然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。

五. 实验内容1. 问题的描述如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。

根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为：⎩⎨⎧==+v y u bv v m 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ，比例系数b =50 N ·s/m ，汽车的驱动力u =500 N 。

根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。

由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。

这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为：上升时间：t r <5s ；最大超调量：σ％<10％；稳态误差：e ssp <2％。

MATLAB基本使用及SIMULINK建模仿真实验

MATLAB基本使⽤及SIMULINK建模仿真实验
MATLAB基本使⽤及SIMULINK建模仿真实验
这是我总结的操作⽅法：
1 ) M脚本⽂件的编写
1、新建M-file；
2、输⼊指令；
3、保存（注意：保存路径需要与⼯作路径⼀致）
2 )在SIMULINK中创建系统模型的步骤
1、新建⼀个空⽩的模型窗⼝。

2、在SIMULINK模块库浏览器中，将创建系统模型所需要的功能模块⽤⿏标拖放到新建的模型窗⼝中。

3、在各个模块⽤信号线连接，设置仿真参数，保存锁创建的模型（后缀名.mdl）。

4、点击模型窗⼝中的三⾓形按钮，运⾏仿真。

1、⼆维曲线绘图基本指令操作
t=(0:pi/50:2*pi)’;
k=0:4:0.1:1;
Y=cos(t)*k;
Plot(t,Y);
图 1 ⼆维曲线绘图plot指令操作
2、⽤图形表⽰连续调制波形Y=sin(t)sin(9t)及其包络线。

t=(0:pi/100:pi)’;
y1=sin(t).*sin(9*t);
t3=pi*(0:9)/9;
y3=sin(t3).*sin(9*t3);
plot(t,y1,’r:’,t,y2,’b’,t3,y3,’bo’);
axis([0,pi,-1,1]);
图 2 调制波形及其包络线指令操作
3、⽤信号发⽣器产⽣1HZ，幅度为15mv的正弦波和⽅波信号，并通过⽰波器观察波形。

注意设置仿真参数和⽰波器的扫描参数和幅度显⽰参数。

使得⽰波器能够显⽰10个正弦波周期。

图 3 SIMULINK仿真模型图
图 4 10个周期正弦波
图 5 10个周期⽅波。

MATLAB—SIMULINK用法例题

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。
仿真方块图
阶跃响应图：
练习6-2典型二阶欠阻尼系统的传递函数为：
第一问：设ωa=1,σ=0.5,1,5 ,求阶跃响应，（用同一Scope显示）；
仿真方块图
阶跃响应图
第二问：设σ=1 ,ωa=0.5,1,5，求阶跃响应在（用同一Scope显示）；
仿真方块图
阶跃响应图
第三问：求阶跃响应在（用同一Scope显示）；
仿真方块图
阶跃响应图
实验报告
实验名称SIMULINK基本用法
系
控制工程
专业
班
姓名
学号
授课老师
预定时间
实பைடு நூலகம்时间
2013-4-16
实验台号
一、目的要求
1．学习SIMULINK软件工具的使用方法；
2．用SIMULINK仿真线性系统；
二、仪器设备
PC机一台，MATLAB软件
课堂练习：
仿真方块图：
阶跃响应图：
三、程序以及运行结果

实验1 运用MATLABSimulink进行系统仿真实验(指导书)

实验一、运用MATLAB/Simulink进行系统仿真实验一、实验目的机电一体化系统建模是进行机电一体化系统分析与设计的基础，通过对系统的简化分析建立描述系统的数学模型，进而研究系统的稳态特性和动态特性，为机电一体化系统的物理实现和后续的系统调试工作提供数据支持，而仿真研究是进行系统分析和设计的有利方法。

本实验目的在于通过实验使同学对机电一体化系统建模方法和仿真方法有初步的了解，初步掌握在MATLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。

（1）掌握机电一体化系统数学建模的基本方法；（2）掌握对机电一体化系统进行数学仿真的基本方法和步骤；（3）在初步掌握在MATLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。

二、实验设备（1）计算机（2）MATLAB/ SIMULINK软件三、实验原理（一）建立数学模型就是（以一定的理论为依据）把系统的行为概括为数学的函数关系，包括以下内容：1）确定模型的结构，建立系统的约束条件，确定系统的实体、属性与活动。

2）测取有关的模型数据。

3）运用适当理论建立系统的数学描述，即数学模型。

4）检验所建立的数学模型的准确性。

机电一体化系统数学模型的建立是否得当，将直接影响以此为依据的仿真分析与设计的准确性、可靠性，因此必须予以充分重视，以采用合理的方式、方法。

（二）机电一体化系统的计算机数字仿真实现：1）根据已建立的数学模型和精度、计算时间等要求，确定所采用的数值计算方法。

2）将原模型按照算法要求通过分解、综合、等效变换等方法转换为适于在数字计算机上运行的公式、方程等。

3）用适当的软件语言将其描述为数字计算机可接受的软件程序，即编程实现。

4）通过在数字计算机上运行，加以校核，使之正确反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。

（三）．凑试法确定PID调节参数凑试法是通过模拟或闭环运行（如果允许的话）观察系统的响应曲线（例如阶跃响应），然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID调节参数。

基于simulink的Matlab仿真作业(电气工程专业)4

简谐振动Simulink 建模与仿真张三（陕西西安西安科技大学 710054）摘要：本文利用Matlab 软件中的simulink 组件对机械振动进行了仿真计算，得到了机械振动中最常见的一种振动简谐振动的波形图，经过分析发现图像与理论是符合的。

我们得出振子的机械能为一定值。

从能量角度分析，做简谐振动的振子只受弹力作用，系统机械能守恒。

关键词：简谐振动；振动波形；机械能守恒0引言物理学中的机械振动主要分为简谐振动、阻尼振动、受迫振动三种。

下面我们根据这三种类型的振动中的简谐振动建立物理模型来分别研究。

1简谐振动的物理模型图1 弹簧振子做简谐振动物理实验模型如上图所示，弹簧振子在O 附近做简谐振动。

已知弹簧振子质量为m ，所受合力为F ，弹簧劲度系数为k ，则有：F kx =- 。

又由牛顿第二定律有：(1)于是可以得到： 220d x k x dt m+= (2) 令m k =2ω，则可得： 2220d x x dt ω+= (3) O A A -x F22d x F ma m dt ==方程(3)的解x 即为弹簧振子在时刻t 时的振动位移，一阶导数x即为弹簧振子在时刻t 时振动速度，其二阶导数x即为弹簧振子在时刻t 时的加速度。

2简谐振动的数学模型这里，我们设系统初始条件为0t =s 时，04m x =，00m/s v =。

通过高等数学方法解这个齐次微分方程可得：221212cos sin cos()cos()x C t C t C C t A t ωωωϕωϕ=+=++=+ (12) 式中222121tan ,C A C C C ϕ=-=+。

则速度表达式为:sin()v x A t ωωϕ==-+ ，将初始条件代入(12)式，可得： 4cos()x t ωϕ=+(13) 这就是满足初始条件的简谐振动方程的解。

由(13)式我们可以得出弹簧振子位移随时间的变化情况。

振子周期为2T πω=。

0s t =时，振子位移正向最大位移出，即图1中的A 位置，此时振子速度为0，加速度最大；经4T ，振子向负方向运动到平衡位置，此时振子速度最大，加速度为0；再经4T ，振子继续向负方向运动到负的最大位移处，此时速度为0，加速度最大；再经过4T ，振子向正向运动到平衡位置，此时速度最大，加速度为0；最后经过4T ，振子回到初始位置，即正的最大位移处，完成一个周期的振动。

Matlab实验4 Simulink系统仿真

模块形状
表 7.2 常用的输入信号源模块表功能说明恒值常数，可设置数值阶跃信号线性增加或减小的信号正弦波输出信号发生器，可以产生正弦、方波、锯齿波和随机波信号从文件获取数据从当前工作空间定义的矩阵读数据
仿真时钟，输出每个仿真步点的时间输入模块
2. 接收模块库(Sinks) 接收模块是用来接收模块信号的，常用的接收模块如表 7.3 所示。
Matlab实验讲义
实验四 Simulink系统仿真
要求： 1、掌握Simulink常用输入、输出、运算模块。 2、掌握Simulink模型的建立及系统仿真方法。实验类型：综合性学时分配：3学时 Simulink 是面向框图的仿真软件。 7.1 演示一个 Simulink 的简单程序【例 7.1】创建一个正弦信号的仿真模型。步骤如下： (1) 在 MATLAB 的命令窗口运行 simulink 命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开 Simulink 模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口，如图 7.1 所示。
7.2.2 Simulink 的模型窗口
模型窗口由菜单、工具栏、模型浏览器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成。
菜单工具栏
模型浏览器
模型框图
状态栏
图7.5 双窗口模型窗口
1. 状态栏
3
Matlab实验讲义
2. 工具栏模型窗口工具栏如图 7.6 所示。
创建并编译生成exe文件
展示父系统打开调试器
开始仿真结束仿真
4. 模块的删除要删除模块，应选定待删除模块，按 Delete 键；或者用菜单“Edit”Æ“Clear”或“Cut”；或者用工具栏的“Cut”按钮。

MATLAB Simulink系统建模与仿真实验报告

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。

matlabsimulink例题

matlabsimulink例题
当涉及到MATLAB Simulink的例题时，通常会涉及到控制系统、信号处理、通信系统等方面的建模和仿真。

下面我将以一个简单的
控制系统示例为例来说明。

假设我们要设计一个简单的PID控制器来控制一个直流电机的
转速。

首先，我们需要建立直流电机的数学模型，包括电机的转动
惯量、电磁转矩等参数。

然后，我们可以在Simulink中建立一个模型，包括输入端（期望转速）、控制器、电机模型和反馈回路。

我
们可以使用PID控制器模块来实现控制器部分，并将其参数进行调
整以达到期望的性能指标。

在Simulink中，我们可以使用Scope模块来实时监测电机的转
速响应，也可以使用Step模块来输入期望转速信号。

通过仿真我们
可以观察到实际转速与期望转速的差异，并根据需要对PID控制器
参数进行调整，直到达到满意的控制效果。

此外，Simulink还可以用于建模和仿真其他类型的系统，比如
通信系统、信号处理系统等。

例如，我们可以建立一个简单的调制
解调模型来演示数字通信系统的工作原理，或者建立一个滤波器模
型来演示信号处理系统的频率响应。

总之，MATLAB Simulink提供了一个强大的工具来进行系统建模和仿真，可以帮助工程师和研究人员快速有效地验证他们的设计和算法。

希望这个简单的例子可以帮助你更好地理解MATLAB Simulink的应用。

Matlab Simulink建模与仿真例题源代码

〔實例3.1〕試設計一個模擬低通濾波器，f p = 2400Hz，f s = 5000Hz，R p = 3 dB，R s =25dB。

分別用巴特沃斯和橢圓濾波器原型，求出其3dB 截止頻率和濾波器階數，傳遞函數，並作出幅頻、相頻特性曲線。

巴特沃斯濾波器設計的程序代碼如下：% ch3example1A.mclear;f_p=2400; f_s=5000; R_p=3; R_s=25; % 設計要求指標[n, fn]=buttord(f_p,f_s,R_p,R_s, 's'); % 計算階數和截止頻率Wn=2*pi*fn; % 轉換為角頻率[b,a]=butter(n, Wn, 's'); % 計算H(s)f=0:100:10000; % 計算頻率點和頻率範圍s=j*2*pi*f; % s=jw=j*2*pi*fH_s=polyval(b,s)./polyval(a,s); % 計算相應頻率點處H(s)的值figure(1);subplot(2,1,1); plot(f, 20*log10(abs(H_s))); % 幅頻特性axis([0 10000 -40 1]);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2); plot(f, angle(H_s)); % 相頻特性xlabel('頻率Hz');ylabel('相角rad');figure(2); freqs(b,a); % 也可用指令freqs直接畫出H(s)的頻率響應曲線。

橢圓濾波器設計的程序代碼如下：〔程序代碼〕ch3example1B.m% ch3example1B.mclear;f_p=2400; f_s=5000; R_p=3; R_s=25; % 設計要求指標[n, fn]=ellipord(f_p,f_s,R_p,R_s,'s'); % 計算階數和截止頻率Wn=2*pi*fn; % 轉換為角頻率[b,a]=ellip(n,R_p,R_s,Wn,'s'); % 計算H(s)f=0:100:10000; % 計算頻率點和頻率範圍s=j*2*pi*f; % s=jw=j*2*pi*fH_s=polyval(b,s)./polyval(a,s); % 計算相應頻率點處H(s)的值figure(1);subplot(2,1,1); plot(f, 20*log10(abs(H_s))); % 幅頻特性axis([0 10000 -40 1]);xlabel('頻率Hz');ylabel('幅度dB');subplot(2,1,2); plot(f, angle(H_s)); % 相頻特性xlabel('頻率Hz');ylabel('相角rad');figure(2); freqs(b,a); % 也可用指令freqs直接畫出H(s)的頻率響應曲線。