基于Simulink进行系统仿真(微分方程、传递函数)
毕业设计基于MATLABSIMULINK的交流电动机调速系统仿真
1 绪论1.1课题研究背景及目的研究背景直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能;在相当长时期内,高性能的调速系统几乎都是直流调速系统;尽管如此,直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题,同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难,这就限制了直流拖动系统的进一步发展;交流电动机自1985年出现后,由于没有理想的调速方案,因而长期用于恒速拖动领域;20世纪70年代后,国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题,使得交流调速系统得到了迅速的发展,现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统;目前,交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性,其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美;与直流调速系统相比,交流调速系统具有以下特点：（1）容量大；（2）转速高且耐高压；（3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小,且结构简单、经济可靠、惯性小；（4）交流电动机环境使用性强,坚固耐用,可以在十分恶劣的环境下使用；（5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标；（6）交流调速系统能显著的节能；从各方面看,交流调速系统最终将取代直流调速系统;1.1.1研究目的本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真,由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性;本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究,认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响,认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境;在实际应用中,电动机作为把电能转换为机械能的主要设备,一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度;电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响;因此,调速技术一直是研究的热点12;而交流调速系统凭着其绝对的优势,最终必将取代直流调速系统3;近几年来,科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础;交流电动机的调速系统不但性能同直流电动机的性能一样,而且成本和维护费用比直流电动机系统更低,可靠性更高4;目前,国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势,交流变频调速装置的生产大幅度上升;在日本,1975年在调速领域,直流占80%,交流占20%；1985年交流占80%,直流占20％5;到目前为止,日本除了个别的地方还继续采用直流电机外,几乎所有的调速系统都采用变频装置67;计算机仿真技术在交流调速系统的应用,使得对交流调速的性能分析和研究变的更为方便;传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模,其直观性、灵活性差,编程量大,操作不便;随着一些大型的高性能的计算机仿真软件的出现,实现交流调速系统的实时仿真可以较容易地实现8;如：matlab软件已经能够在计算机中全过程地仿真交流调速系统的整个过程;matlab语言非常适合于交流调速领域内的仿真及研究,能够为某些问题的解决带来极大的方便并能显著提高工作效率;随着新型计算机仿真软件的出现,交流调速技术必将在成本控制、工作效率、实时监控等方面得到长足进步910;交流调速技术发展到今天,相对而言已经比较成熟,在工业中得到了广泛的应用,但是随着一些新的电力电子器件和一些新的控制策略的出现,工业应用对交流调速系统又提了新的要求,现代交流电机调速技术的研究和应用前景十分广阔;20世纪80年代中期研制开发出一种新型交流调速系统——开关磁阻电动机调速系统,它将新型的电机、现代电力电子技术与控制技术融为一体,形成一个典型的机电一体化的调速系统;由于它在效率、调速性能和成本方面都具有一定的优势,已成为当代电力拖动的一个热门课题,将会在调速领域占有一席之地;交流调速的控制策略近年来发展非常迅速,诸如转差矢量控制,自适应控制磁通自适应、断续电流自适应、参数自适应等模型参考自适应控制,状态观测器磁通观测器、力矩观测器等,为补偿速度降以提高精度的前馈控制,以节能、平稳、快速等为目标函数的优化控制,线性二次型积分控制,滑模变结构控制,直接转矩控制及模糊控制等已见诸国内外有关文献及杂志中论文主要工作1.分析各种调速系统在实际运用中的优缺点,分析各种调速方式适用的场合;2.重点分析掌握三相交流调压调速原理,机械特性等,然后对其进行MATLAB的仿真实现,通过修改系统各部分的参数,可以输出稳定的波形;根据示波器输出结果,对系统的性能进行分析;论文章节安排第一章绪论：主要介绍本课题的研究背景和研究内容,以及交流调速系统在国内外的发展和前景展望；介绍了文章的主要工作安排以及论文章节安排;第二章交流调速系统：比较交流调速系统的各种调速方案,重点分析了交流调压调速系统的原理及机械特性,及对交流调压调速电路以及闭环调压调速系统进行了重点的研究分析;第三章交流调压调速系统的MATLAB仿真：运用MATLAB的SIMULINK工具箱分别对异步电动机调压调速系统的主电路与控制电路进行建模和参数设置,最终建立了异步电动机调压调速系统电路的仿真模型,并对其进行了仿真分析和研究,给出仿真结果,通过对仿真结果的分析验证了交流调压电路的工作原理和所建模型的正确性;第四章结论：对全文进行总结,指明异步电动机调压调速系统的发展方向;2 交流调速系统原理与特性交流调速系统交流电机包括异步电动机和同步电动机两大类;对交流异步电动机而言,其转速为：()min /)1(60r ps f n -= 2-1 从转速公式可知改变电动机的极对数p ,改变定子供电功率f 以及改变转率s 都可达到调速的目的;对同步电动机而言,同步电动机转速为：()min /601r pf n = 2-2 由于实际使用中同步电动机的极对数p 是固定的,因此只有采用变压变频VVVF 调速,即通常说的变频调速;运用到实际中的交流调速系统主要有：变级调速系统、串级调速系统、调压调速系统、变频调速系统1;1变极调速系统：调旋转磁场同步速度的最简单办法是变极调速;通过电动机绕组的改接使电机从一种极数变到另一种极数,从而实现异步电动机的有级调速;变极调速系统所需设备简单,价格低廉,工作也比较可靠,但它是有级调速,一般为两种速度,三速以上的变极电机绕组结构复杂,应用较少;变极调速电动机的关键在于绕组设计,以最少的线圈改接和引出头以达到最好的电机技术性能指标;2串级调速系统：绕线转子异步电动机串级调速是将转差功率加以利用的一种经济、高效的调速方法;改变转差率的传统方法是在转子回路中串入不同电阻以获得不同斜率的机械特性,从而实现速度的调节;这种方法简单方便,但调速是有级的,不平滑,并且转差功率消耗在电阻发热上,效率低;自大功率电力电子器件问世后,采用在转子回路中串联晶闸管功率变换器来完成馈送转差功率的任务,这就构成了由绕线异步电动机与晶闸管变换器共同组成的晶闸管串级调速系统;转子回路中引入附加电势不但可以改变转子回路的有功功率——转差功率的大小,而且还可以调节转子电流的无功分量,即调节异步电动机的功率因数;3调压调速系统：异步电动机电机转矩与输入电压基波的平方成正比,所以改变电机端电压基波可以改变异步电动机的机械特性以及它和负载特性的交点,来实现调速;异步电动机调压调速是一种比较简单的调速方法;在20世纪50年代以前一般采用串饱和电抗器来进行调速;近年来随着电力电子技术的发展,多采用双向晶闸管来实现交流调压;用双向晶闸管调压的方法有两种：一是相控技术,二是斩波调压;采用斩波控制方法可能调速不够平滑,所以在异步电机的调压控制中多用相控技术;但是采用相控技术在输出电压波形中含有较大的谐波,会引起附加损耗,产生转矩脉动15;4变频调速系统：在各种异步电机调速系统中,效率最高、性能最好的系统是变压变频调速系统;变压变频调速系统在调速时,须同时调节定子电源的电压和频率,在这种情况下,机械特性基本上平行移动,转差功率不变,它是当前交流调速的主要方向16;调压调速系统的优点是线路简单,价格便宜,使用维修方便,本文主要针对交流调压调速系统进行MATLAB仿真;下面对交流调压调速系统的原理及机械特性进行介绍;交流异步电动机调压调速系统三相交流调压电路交流调压调速需要三相交流调压电路,晶闸管三相交流调压电路的接线方式很多,工业上常用的是三相全波星形连接的调压电路;如图所示;这种电路的接法特点是负载输出谐波分量低,适用于低电压大电流的场合11;图三相全波星形连接的调压电路要使得该电路正常工作,必须满足下列条件：1在三相电路中至少有一相的正向晶闸管与另一相得反相晶闸管同时导通;2要求采用脉冲或者窄脉冲触发电路;3为了保证输出电压三相对称并且有一定的调节范围,要求晶闸管的触发信号除了必须与相应的交流电源有一致的相序外,各个触发信号之间还必须严格的保持一定的相位关系;即要求U、V、W三相电路中正向晶闸管即在交流电源为正半周时工作的晶闸管的触发信号相位互差120°,三相电路中的反向晶闸管的触发信号相位互差120°；在同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差180°;由上面结论,可得三相调压电路中各晶闸管触发的次序为VT 1、VT 2、VT 3、VT 4、VT 5、VT 6、VT 1以此类推;相邻两个晶闸管的触发信号相位差60°;在晶闸管交流调压中,晶闸管可借助于负载电流过零而自行关断,不需要另加换流装置,故线路简单、调试容易、维修方便、成本低廉,从而得到广泛的应用;调压调速原理根据异步电动机的机械特性方程式()()[]2'21212'211'221'22'211//33l l M L L s R R s R pU s R I P P T +++==Ω=ωωω 2-3其中 p ——电动机的极对数1U 、1ω——电动机定子相电压和供电角频率s ——转差率1R 、'2R ——定子每相电阻和折算到定子侧的转子每相电阻11L 、'12L ——定子每漏感和折算到定子侧的转子每相漏感可见,当转差率s 一定时,电磁转矩T 与定子电压1U 的平方成正比;改变定子电压可得到一组不同的人为机械特性,如图所示;在带恒转矩负载L T 时,可以得到不同的稳定转速,如图中的A,B,C 点,其调速范围较小,而带风机泵类负载时,可得到较大的调速范围,如图中的D,E,F 点;S S L m图 异步电动机在不同定子电压时的机械特性所谓调压调速,就是通过改变定子外加电压来改变电磁转矩T ,可得到较大的调速范围,从而在一定的输出转矩下达到改变电动机转速的目的13;为了能在恒转矩负载下扩大调压调速范围,使电机在较低速下稳定运行又不致过热,可采用电动机转子绕组有较高电阻值时的机械特性;在恒转矩负载下的交流力矩电动机的机械特性;图显示此类电动机的调速范围增大了,而且在堵转转矩下工作也不致烧毁电;动机14图交流力矩电机在不同定子电压时的机械特性闭环控制的调压调速系统系统的组成及其静特性异步电动机调压调速时,采用普通电机的调速范围很窄；并且在低速运行时候稳定性很差,在电网电压、负载有扰动时候会引起较大的转速变化;解决这些矛盾的根本方法是采用带转速负反馈的闭环控制,以达到自动调节转速的目的;在调速要求不高的情况下,也可采用定子电压负反馈闭环控制;图a是带转速负反馈的闭环调压调速系统原理图,图b是相应的调速系统静特性;如T在A点稳定运行,当负载增大导致转速下降时,通过转速反馈控制作用提果系统带负载L高定子电压,使得转速恢复,即在新的一条机械特性上找到了工作点A';同理,当负载减小使得转速升高时,也可以得到新的工作点A'';将工作点A''、A、A'连起来就是闭环系统的静特性1;M3a 原理图L e min 1Ub 静特性图 转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统在额定电压N U 1下的机械特性和最小电压min 1U 下的机械特性是闭环系统静特性左右两边的极限,当负载变化达到两侧的极限时,闭环系统便失去控制能力,回到开环机械特性上工作14;对图a所示的系统,可画出系统静态结构图,见图所示：ASRL T -图 异步电动机调压调速系统的静态结构图图中：ctS U U K 1=----晶闸管交流调压器VVC 和触发装置GT 的放大系数； ct U ----触发装置的控制电压；n U n /=α----为转速反馈系数；n U ----测速发电机TG 输出的反馈电压;转速调节器ASR 采用PI 调节器；()T U f n ,1=是由式2-3描述的异步电动机械特性方程,它是一个非线性函数;近似的动态结构图异步电动机调压调速的近似动态结构图如下所示：U 图 异步电动机调压调速系统的近似动态结构图图中各环节的传递函数为:1 转速调节器ASR常用PI 调节器消除静差并改善动特性,其传递函数为：()ST S T K S W n n n ASR 1+= 2-4 2 晶闸管交流调压器和触发装置GT-V假定该环节输入输出关系是线性的,在动态中可近似为一阶惯性环节,其近似条件与晶闸管触发与整流装置一样;本环节传递函数可表示为:()1+=-TsS K S W S V GT 2-5 3 测速反馈环节FBS考虑到反馈滤波的作用, 传递函数为:()1+=S T S W on FBS α2-64 异步电动机MA由于描述异步电动机动态过程是一组非线性微分方程,只用一个传递函数来准确的表示异步电动机在整个调速范围内的输入输出关系式不可能的;只有做出一定的假设,并用稳态工作点附近微偏线性化的方法才能得到近似的传递函数;3 交流调压调速系统的MATLAB仿真系统的建模和模型参数设置主电路的建模和参数设置主电路主要由三相对称交流电压源、晶闸管、晶闸管三相交流调压器、交流异步电动机、电机信号分配器等部分组成;下面分别讨论三相交流电源、三相交流调压器、同步脉冲触发器、交流异步电动机、电机测试信号分配器的建模和参数设置问题16;三相交流电源的建模和参数设置首先从图中的电源模块组中选取一个交流电压源模块,再用复制的方法得到三相电源的另两个电压源模块,并把模块名称分别修改成A相、B相、C相;然后从图中的链接器模块组中选取“ground”元件也复制成三份,按图所示连接即可图Simulink中的电源模块图Simulink中的连接模块图三相交流电源的模型为了得到三相对称交流电压源,对其参数设置：双击A相交流电压源图标打开参数设置对话框,A相得参数设置分别是：幅值peak amplitude取220V、初相位Phase设置成 0、频率Frequency设置为50HZ,其他为默认值;B、C的参数设置方法与A相相同,除了将初相位设置成互差120以外,其它参数都与A相相同;由此可得到三相对称交流电源4;3.1.1.2晶闸管三相交流调压器的建模与参数设置晶闸管三相交流调压器通常是采用三对反并联的晶闸管元件组成,单个晶闸管元件采用“相位控制”方式,利用电网自然换流;图中所示为晶闸管三相交流调压器的仿真模型;图晶闸管三相交流调压器仿真模型子系统触发脉冲的顺序为V1－V2－V3－V4－V5－V6,其中V1－V3－V5之间和V4－V6－V2之间互差120度,V1－V4之间、V3－V6之间、V5－V2之间互差180度;双击晶闸管对话框得到晶闸管参数设置图,根据图中要求及系统要求对其进行参数设置如下：电阻Resistance Ron：40 Ω；电感Inductance Lon：0H；正向电压Forward voltage Vf：;初始电流Initial current Ic：0A；缓冲器电阻Subber resistance Rs：1200Ω；μ;缓冲器电容Subber capacitance Cs：250 F上图是用单个晶闸管元件按三相交流调压器的接线要求搭建成仿真模型的,单个晶闸管的参数设置仍然遵循晶闸管整流桥的参数设置原则,具体如下：如果针对某个具体的变流装置进行参数设置,对话框中的参数应取默认值进行仿真,若仿真结果理想,就可认可这些设置的参数,若仿真结果不理想,则通过仿真实验,不断进行参数优化,最后确定其参数;这一参数设置原则对其它环节的参数设置也是适用的18;在使用Simulink进行系统仿真分析时,首先需要进行模块参数设置,因此需要对系统中所有模块进行正确的参数设置;如果逐一的对各个系统进行参数设置时很繁琐的,因为子系统一般均为具有一定功能的模块组的集合,在系统中相当于一个单独的模块,具有特定的输入和输出关系;对于已经设计好的子系统而言,能够像Simulink模块库中的模块一样进行参数设置,则会给用户带来很大的方便,这时用户只需要对子系统参数选项中的参数进行设置,无需关心子系统的内部模块的实现;具体封装步骤如下：选择需要封装的子系统Subsystem,然后单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择Mask Subsystem项,或者单击Edit-Mask Subsystem项19;这时将出现图中所示的封装编辑器;使用封装编辑器子系统中的图标、参数初始化设置对话框以及帮助文档,从而可使使用户设计出非常友好的模块界面,以充分发挥Simulink的强大功能;打开Mask editor:Subsystem对话框,如图所示;使用此编辑器可以对封装后的子系统进行各种编辑;在默认情况下,封装子系统不使用图标;但友好的子系统图标可使子系统的功能一目了然;为了增强封装子系统的界面友好性,用户可以自定义子系统模块的图标;只需在途中编辑对话框中的“图标和端口”选项卡中“绘制命令”栏中使用MATLAB 中相应便可以绘制模块图标,并可设置不同的参数控制图标界面的显示20;图 子系统封装编辑器下图为晶闸管三相交流调压器子系统封装图如下所示：aU bU cU a bcP图 三相交流调压器子系统封装图图中,Ua,Ub,Uc 分别连接三相交流电源的三相,P 连接从脉冲触发器出来的触发脉冲,输出a,b,c 分别连接交流电动机的A,B,C 输入4;同步脉冲触发器的建模和参数设置通常,工程上将触发器和晶闸管整流桥作为一个整体来研究,所以,在此处讨论同步脉冲触发器;同步脉冲触发器包括同步电源和6脉冲触发器两部分;6脉冲触发器可以从图所示的附加模块Extras Control Blocks 子模块组获得;图附加模块Extras Control Blocks子模块6脉冲触发器需要三相线电压同步,所以同步电源的任务是将三相交流电源的相电压转换成线电压;同步电源与6脉冲触发器符号图如下所示4：图同步脉冲触发器子系统同步脉冲触发器封装后子系统符合如下：UaUbUcOutIn2Uct图同步脉冲触发器封装后子系统符号然后根据主电路的连接关系,建立起主电路的仿真模型;图中ln2为脉冲器开关信号,当脉冲器开关信号为“0”时,开放触发器；为“1”时,封锁触发器4;交流异步电动机的建模和参数设置在Power System 工具箱中有一个电机模块库,它包含了直流电机、异步电机、同步电机以及其他各种电机模块;其中,模块库中有两个异步电动机模型,一个是标幺值单位制PI unit 下的异步电动机模型,另一个是国际单位制SI unit 下的异步电动机模型,本设计中采用后者;国际单位制下的异步电动机模型符号如图所示2：图 异步电动机模块其电气连接和功能分别为：A,B,C ：交流电机的定子电压输入端子；m T ：电机负载输入端子,一般是加到电机轴上的机械负载；a,b,c:绕线式转子输出电压端子,一般短接,而在鼠笼式电机为此输出端子；m:电机信号输出端子,一般接电机测试信号分配器观测电机内部信号,或引出反馈信号2;异步电动机模型参数设置如下;双击异步电动机的模型,即了得到参数设置对话框;分别对其进行参数设置如下所示6：1绕组类型Rotor type: 转子类型列表框,分别可以将电机设置为绕线式Wound 和鼠笼式Squirrel －cage 两种类型;在本文中用鼠笼式Squirrel －cage 异步电动机；2参考坐标系Reference Frame ：参考坐标列表框,可以选择转子坐标系Rotor 、静止坐标系Stationary 、同步旋转坐标系Synchronous;在本文中选择同步旋转坐标系Synchronous ； 3额定参数: 额定功率n P KW 取30KW,线电压n V V 为380V ,频率f 赫兹为50HZ ； 4定子电阻s R Statorohm 取Ω和漏感ls L H 取为；5转子电阻r R Rotorohm 为Ω和漏感lr L H 取为；其它设置为默认值电动机测试信号分配器的建模和参数设置电动机测试信号分配器模块的模型图如下所示：图Machines Measurement Demux电动机测试信号分配器模块双击电动机测试信号分配模块得图电机测试信号分配器参数设置图;图电动机测试信号分配器参数设置对话框及参数选择图中：ir_abc：转子电流ira,irb,irc；ir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子电流ir_q和d轴下的转子电流ir_d；phir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子磁通phir_q和d轴下的转子磁通phir_d；vr_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子电压vr_q和d轴下的转子电压vr_d；is_abc：定子电流isa,isb,isc；is_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子电流is_q和d轴下的定子电流is_d；phir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子磁通phis_q和d轴下的定子磁通phis_d；vs_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子电压vs_q和d轴下的定子电压vs_d；wm ：电机的转速wm ；Te ：电机的机械转矩Te ；Thetam ：电机转子角位移Thetam 1;控制电路的建模和参数设置交流调压系统的控制电路包括：给定环节、速度调节器、限幅器、速度反馈环节等;控制电路的有关参数设置如下：速度反馈系数设为20；调节器的参数设置分别是：ASR ：30=pn K ；300=n τ；上下限幅为400-0；其它没做说明的为系统默认参数;给定环节的建模与参数设置在调压调速的仿真模型中有几个给定环节,它可以从图中的输入源模块组中选取“constant ”模块,模块路径为Simulink/Commonly Used Blocks 14;图 输入源模块组然后双击该模块的图标,打开参数设置对话框,在该系统中用到两个给定模块,分别将给定值Constent value 设置为-20以及0两个;其它设置为默认值;实际调速时,给定信号是在一定的范围内变化的,我们可以通过仿真实践,确定给定信号允许的变化范围4;速度调节器的建模和参数设置速度调节器通常采用PI 控制,比例和积分参数的设置要根据系统的仿真结果不断地变化改动,以得到最稳定的输出特性以及动态特性;限幅器、速度反馈环节也一样;具体方法是分别设置这些参数的一个较大和较小的值进行仿真,弄清它们对系统性能影响的趋。
第六讲Simulink仿真
Simulink操作基础
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2 系统仿真模型
2.1 Simulink的模块 Simulink的模块库提供了大量模块。单击模 块库浏览器中Simulink前面的“+”号，将看到 Simulink模块库中包含的子模块库，单击所需要 的子模块库，在右边的窗口中将看到相应的基本 模块，选择所需基本模块，可用鼠标将其拖到模 型编辑窗口。同样，在模块库浏览器左侧的 Simulink栏上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单 中单击Open the ‘Simulink’ Libray 命令，将打开 Simulink基本模块库窗口。单击其中的子模块库 图标，打开子模块库，找到仿真所需要的基本模 块。
3.2 启动系统仿真与仿真结果分析
设置完仿真参数之后，从Simulation中选择 Start菜单项或单击模型编辑窗口中的Start Simulation命令按钮，便可启动对当前模型的仿 真。此时，Start菜单项变成不可选, 而Stop菜单项 变成可选, 以供中途停止仿真使用。从Simulation菜 单中选择Stop项停止仿真后，Start项又变成可选。 为了观察仿真结果的变化轨迹可以采用3种方法： (1) 把输出结果送给Scope模块或者XY Graph模块。 (2) 把仿真结果送到输出端口并作为返回变量，然后 使用MATLAB命令画出该变量的变化曲线。 (3) 把输出结果送到To Workspace模块，从而将结果 直接存入工作空间，然后用MATLAB命令画出该 变量的变化曲线。
连续系统 基本模块
微分环节 积分环节 状态方程 传递函数 时间延迟 可变时间延迟 可变传输延迟 零-极点模型
连续系统模块库（Continuous）
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
SimuLink 仿真二阶微分方程的求解专业：信息****** 1031020118****** 1031020124****** 1031020217指导老师：***日期：2012—12—25题目：二阶微分方程的求解一、实验目的1、熟悉Simulink 基本用法。
2、了解simulink 的一些模块的意义。
3、掌握模块的选取、复制、删除操作。
4、学会simulink 模块的连接以及模块参数的设置。
二、实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件环境三、实验内容1、求解二阶微分方程x(t)0.4x(t)0.9x(t)0.7u(t)++=的方程解，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
2 、求解二阶微分方程x(t)0.2x(t)0.4x(t)0.2u(t)++=，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
3、求解二阶微分方程x(t)0.5x(t)0.8x(t)0.9u(t)++=的解x(t)；其中初值为 ，并且 是一个余弦信号。
四、实验过程1、求解二阶微分方程x(t)0.4x(t)0.9x(t)0.7u(t)++=的方程解，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
1.1）用matlab 求解此二阶微分方程：在matlab 中输入程序： syms t y;u=sin(t); uu=0.7*u;y=dsolve(['D2y+0.4*Dy+0.9*y=',char(uu)]);程序运行结果：y =exp(-1/5*t)*sin(1/10*86^(1/2)*t)*C2+exp(-1/5*t)*cos(1/10*86^(1/2)*t)*C1-7/17*sin(t)-28/17*cos(t) 1.2）利用simulink 求解此二阶微分方程x(0)1x(0)3=⎧⎨=⎩u(t)cos(t)=1.21使用simulink创建微分方程：创建m文件：function Ts=yuejiewqqt=0:.1:20;y=heaviside(t);Ts=[t',y'];用Simulink做所得模块：1.22设置模块属性：设置模块pulse的模块属性：设置模块add的模块属性：1.23 运行simuliksimulink结果运行图：2、求解二阶微分方程x(t)0.2x(t)0.4x(t)0.2u(t)++=，其中u(t)是脉冲信号。
基于Simulink状态空间建模的系统分析方法程序实现
基于Simulink状态空间建模的系统分析方法程序实现荆晓莉(陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术1101班，陕西汉中723001)指导老师：龙姝明[摘要] 无论用何种方法求高阶连续系统解析解都是十分棘手的问题。
实际上，科学研究和工程应用中更多地需要系统的数值解。
调用Matlab的Simulink工具包，可以用模块图标方法来编程，并通过运行系统模型文件的方法直接给出连续系统的数值解，而不需要将连续系统转换为离散系统再求解。
对于复杂LTI 系统直接写出微分方程再给出状态空间矩阵很困难，我们获得系统状态空间矩阵的方法是：先将系统映射到s 域，列出解（系统输出）函数的像函数满足的代数方程组，解代数方程组给出系统函数H(s),再调用Matlab的函数[a,b,c,d]=tf2ss(num,den)就得到系统的状态空间矩阵，从而完成系统的描述，再创建系统模型文件，写入状态空间矩阵、输入信号、初值条件及运行相关参数，最后编程调用sim()函数运行模型文件给出连续系统的数值解。
[关键字]连续系统;离散化;Simulink;M文件The implementation of the system analysis method based on Simulink state space modelingJing Xiaoli(Grade11,Class1,Major Electronic Information Science and Technology Department of Physics,ShannxiUniversity of Technology,Hanzhong,723001)Tutor: Long ShumingAbstract It is a difficult problem for the higher order continuous system to solve the problem.In fact,the numerical solution of the system is more needed for scientific research and engineering application.Calling Matlab Simulink toolkit can be programmed by using the method of module icon,and the direct method of operation system model file are given continuous system of numerical solution, without the need to convert the continuous system to discrete system, to be solved. Continuous model, mapped to directly write for complex LTI system differential equations and give the state space matrix is very difficult,we obtain the system state space matrix method is: first the system's domain, a list of solutions (output) function as function satisfies the algebraic equation group, the solution of algebraic equations gives the system function H(s), and then call the Matlab function [A,B,C,D]=tf2ss(num,den) system state space matrix,thus completing the system description, and then create a system file, write the state space matrix, input signal, the initial conditions and operating parameters,programming at last call to sim run the model file is system of numerical solutions.Keywords Continuous system,Discrete,Simulink,M file目录1 状态空间分析方法的概述 (1)2 快速创建LTI连续系统状态空间模型的方法 (2)2.1 创建LTI连续系统传递函数的方法 (2)2.2 构造描述LTI连续系统的状态空间模型矩阵 (3)3 用Simulink状态空间建模求解LTI系统数值解的思路 (4)3.1 LTI连续系统的描述 (4)3.2 创建系统的Simulink状态空间模型 (4)3.3 模块内部参数设置及数据存储 (5)4 利用Simulink状态空间建模求解LTI系统的优缺点 (7)4.1 状态空间建模求解LTI系统的优点 (7)4.2 状态空间建模求解LTI系统的缺点 (7)5 连续系统Simulink状态空间建模分析方法程序设计的思路 (7)5.1 调用模型文件及编程求解系统响应 (7)5.2 分析系统的频谱与相位 (9)6 状态空间分析方法的应用实例 (9)6.1 实际连续系统的描述 (9)6.2 在程序中设置参数 (10)6.3 运行程序，求解系统 (10)结语 (11)附录 (13)最近几年科学不断发展，系统的结构也渐渐复杂。
基于SIMULINK的二阶_三阶系统建模与仿真
(3)
根据微分方程 (3) ,并给该方程的各参数赋值 ,建立该
弹性系统的仿真模型如图 2 所示 。
对该弹性系统模型进行仿真 ,仿真时间长度为 10 秒 ,仿真结果如图 3 所示 ,该结果反映了上述弹性阻尼
·20 ·
系统在图 2 所示参数条件下质量块位移随时间变化的 情况 。
在输入一定的情况下 ,我们可以通过调节系统参 数得到最佳输出结果 ,通过对系统各参数的调节 ,得出 不同参数条件下仿真结果 ,对这些仿真结果进行比较 , 可以方便的反映在该系统中各参数变化对输出结果影 响的大小 ,从而真实反映该弹性系统的特性 ,方便确定 各参数的重要性 。
在实际实验中 ,我们可以依据仿真结果方便的对 各系统参数进行比较和选取 ,在该弹性系统的仿真过 程中 ,如果系统参数变化小 ,但对输出结果影响大 ,则 该参数的所要求的精度较高 ,反之则该参数的所要求 的精度较底 ,这些对我们实际实验中各系统参数的选 取具有重要的指导意义 。
3 三阶系统仿真
如图 4 所示的直流电力拖动系统是一个典型的三 阶系统 ,首先对该系统进行模型化 ,即建立该系统的数 学模型 ,得到三阶系统的常系数微分方程如下 :
面积 。通过几何方式求得实测线段与设计轮廓的焦点
后 ,可有几何方式求出封闭图形的面积 。同样 ,在设计
断面轮廓较为复杂时 ,要考虑的边界条件非常多 ,面积
计算容易产生错误 。而采用积分方式计算 ,不论断面
轮廓多么复杂 ,均能得到非常准确的结果 。
积分计算方式 :如图 2 所示 ,首先作一虚拟的能包
容设计断面轮廓和实测断面轮廓的最小矩形 ,左下角
我们在需要构造自己的模块时只需要将自己的功 能代码放在适当的位置 ,定义模块的输入输出端口的 数目和类型即可 ,这样便很方便地实现了对该数据文 件的调用 。
基于SIMULINK的二阶_三阶系统建模与仿真
统仿真提供了有力的支持 。
2 二阶系统仿真
如图 1 所示的弹簧 ———质量 ———阻尼系统是典型
的二阶系统 ,对弹簧 —质量 —阻尼系统来说 ,当该系统
受外力 x (t) 作用时 ,由力学定理可得 :
x ( t) - ( cdyΠdt + ky) = m d2 yΠdt2
(1)
整理得 m d2 yΠdt2+ cdyΠdt + ky = x ( t)
身的优缺点 ,价格也相差很大 ,使用者应根据自身应用
的特点来选择合适的隧道断面测量系统 ,以达到事半
功倍的效果 。
综上所述 ,隧道断面测量技术的实现需要硬件技
术及软件技术的良好集成 ,才能使隧道断面测量技术
应用起来实用 、方便 、可靠 、准确 ,达到提高隧道施工管
理水平的目的 。
参考文献
1 卢传贤 ,李睿漠. 实用计算机图形学. 西南交通大学出版社.
(2)
式中 :m —系统的质量 ;c ———
阻尼器的阻尼系数 ; k ———弹
簧刚度 。
利用 SIMUL INK 仿 真 的
主要过程一般是求解常微分
方程组 ,在上述二阶系统中 ,令系统所受外力 x (t ) 为
零 ,建立该二阶系统的常微分方程 ,则得到该系统的常
微分方程如下 :
m d2 yΠdt2 + cdyΠdt + ky = 0
计断面内) :
否则 f1 (x ,y) = 0 f1 (x ,y) 函数同理根据数字图形理论中位置判断法则导
出。
5 结束语
目前根据以上硬 、软件技术原理开发和实现的隧
道断面测量系统型号比较多 ,如中铁二局开发的 TAPS
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真一、引言MATLAB Simulink是一款强大的动态系统建模和仿真工具，广泛应用于各个领域的工程设计和研究中。
本文将介绍如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真的方法和步骤。
二、系统建模1. 模型构建在MATLAB Simulink中，可以通过拖拽模块的方式来构建系统模型。
首先，将系统的元件和子系统模块从库中拖拽到模型窗口中，然后连接这些模块，形成一个完整的系统模型。
2. 参数设置对于系统模型的各个组件，可以设置对应的参数和初始条件。
通过双击模块可以打开参数设置对话框，可以设置参数的数值、初始条件以及其他相关属性。
3. 信号连接在模型中，各个模块之间可以通过信号连接来传递信息。
在拖拽模块连接的同时，可以进行信号的名称设置，以便于后续仿真结果的分析和显示。
三、系统仿真1. 仿真参数设置在进行系统仿真之前，需要设置仿真的起止时间、步长等参数。
通过点击仿真器界面上的参数设置按钮，可以进行相关参数的设置。
2. 仿真运行在设置好仿真参数后，可以点击仿真器界面上的运行按钮来开始仿真过程。
仿真器将根据设置的参数对系统模型进行仿真计算，并输出仿真结果。
3. 仿真结果分析仿真结束后，可以通过查看仿真器界面上的仿真结果来分析系统的动态特性。
Simulink提供了丰富的结果显示和分析工具，可以对仿真结果进行绘图、数据处理等操作，以便于对系统模型的性能进行评估。
四、参数优化与系统设计1. 参数优化方法MATLAB Simulink还提供了多种参数优化算法，可以通过这些算法对系统模型进行优化。
可以通过设置优化目标和参数范围，以及定义参数约束条件等，来进行参数优化计算。
2. 系统设计方法Simulink还支持用于控制系统、信号处理系统和通信系统等领域的特定设计工具。
通过这些工具，可以对系统模型进行控制器设计、滤波器设计等操作，以满足系统性能要求。
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）
一、 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。
二、 实验内容
系统微分方程：)(10)(10)(10)(8
332
2t u t y dt t dy dt t y d =++
系统传递函数：8
32
8
101010)()()(++==s s s U s Y s G 1)(=t u
1、 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
用传递函数搭建系统仿真模型2、电路元件参数的设置
1）设置Gain参数
2）设置Gain1参数
3）设置Gain2的参数
4）设置State-Space的参数
5）设置Transfer Fcn的参数
3、仿真结果微分方程状态方程
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。
基于随机微分方程Simulink仿真的数学实验设计
基于随机微分方程Simulink仿真的数学实验设计
高文华;韩乐;刘元昌
【期刊名称】《高师理科学刊》
【年(卷),期】2015(000)010
【摘要】随机控制理论广泛地应用于经济、人口系统等社会领域以及航空航天、
导航与控制、制造工程等工程领域。
随机控制理论的应用离不开随机微分方程的仿真。
基于教学与科研相互共享的原则，把随机微分方程的仿真引入数学实验课程，设计了随机微分方程的Simulink仿真数学实验，通过这些实验可以使学生学习运用Matlab中的工具组件Simulink进行建模，同时Simulink提供的可视化编程
界面也将会激发学生动手和探索的欲望和兴趣。
【总页数】4页(P62-64,65)
【作者】高文华;韩乐;刘元昌
【作者单位】华南理工大学数学学院，广东广州510640;华南理工大学数学学院，广东广州 510640;华南理工大学数学学院，广东广州 510640
【正文语种】中文
【中图分类】O122.2;G642.0
【相关文献】
1.金融领域的随机建模与基于软件R的Monte Carlo模拟(4):随机微分方程模型[J], 毛学荣;李晓月
2.金融领域的随机建模与基于软件R的Monte Carlo模拟（6）：其他随机微分
方程模型 [J], 毛学荣;李晓月
3.基于Simulink仿真平台上的随机干扰液压自适应控制系统 [J], 吴振顺;肖原
4.基于随机Taylor展开式的三种随机微分方程半隐式数值求解方法 [J], 袁玲;汪慧;唐江花;宋星
5.基于随机模拟法的数学实验设计 [J], 高文华;吴培浩;崔超宇;张宇风;廖嘉祺
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simulink仿真
信源 系统 星宿
利用Simulink进行系统仿真的步骤是： 1、启动Simulink，打开Simulink模块库 2、打开空白模型窗口； 3、建立Smulink仿真模型； 4、设置仿真参数，进行仿真； 5、输出仿真结果。
（二）、模块的编辑 1、添加模块 2、选取模块 3、复制与删除模块 模块的复制包括两种：一是从模块库中将标准 模块复制到模型窗口中，另一种是在模型窗口中将 模型再复制。选中模块，按Delete键就可删除或点 击鼠标右键，选择Cut也可对模块进行剪切 4、模块的移动 将光标置于待移动的模块图标上，按住鼠标左 键不放，把该模块拖至目标位置后，松开左键就完 成了移动。 5、改变模块对象大小 用鼠标选择模块图标，再将鼠标移到模块对象 四周的控制小块处，当鼠标指针变成指向四周的小
箭头时，按住鼠标左键不放，拖至合适大小即可。 6、改变模块对象的方向 在Simulink中，模块输入端口位于模块左侧， 输出端口位于模块右侧，但有时需要对其方向进 行改变。方法是：用鼠标选中模块对象，利用 “Format →Flip Block”(快捷键Ctrl +I)可将模块顺 时针旋转180°；或者利用“Format →Rotate Block”(快捷键Ctrl +R)或将模块顺时针旋转90°。 7、颜色设定 Format菜单中的“Foreground Color”命令可以 改变模块的前景颜色，“Background Color”命令 可以改变模块的背景颜色；而模型窗口的颜色可 以通过“Screen Color”命令来改变。此外，还可 以选择“Format →Show drop shadow”为模块生 成阴影等。
In1
Pulse Generator
输入端口模块(同端口与子系统模块中In1)
ABS-Simulink仿真实战
N
dotmao
1
s
Pm
mao
part5
Terminator3
Integrator
Terminator
T_load part2
T_eng N
T_load
part7
N
edge180
valve timing
ma T_eng
N
part6 30/pi
Gain
mass(k)
mass(k+1)
trigger
compression
29
作业
1、复习各类基本模块； 2、对离合器接合/分离模型进行建模仿真。
30
实战3：防抱死制动系统（ABS）
单轮制动数学模型：
v Vv /Rr
slip1w/v
I
dw
dt
Ff Rr
Tb
mdVv dt
Ff
Ff Fz
f(sli)p
v
Tb
Vv Rr
Ff
Fz
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
12
作业
完成各个子系统的建模。下节课将这些子系统 组装成一个完整的发动机模型。
13
实战1：一个发动机模型
Simulink throttle
模型：
part1
theta
dotmai
Pm
mai
part3
Terminator1
dotmai dotPm
dotmao
Pm
part4
Terminator2
N
dotmao
车轮角速度曲线 紫色：车轮前进速度折算角速度 黄色：车轮实际角速度
电机控制基于Simulink的仿真
• 单击Simulink工具栏中的“新建模型”图标； • 在MATLAB的命令窗口中选择File | New | New Model菜单项；
第5页，共191页。
依次表示新建、打开 系统模型文件
– Simulink 最重要的特性就是支持矩阵形式 的信号，它可以区分行和列向量并传递矩阵 。通过对模块做适当的配置，可以使模块能 够接受矩阵作为模块参数。
第23页，共191页。
• MATLAB Function与Function模块
除了使用上述的方式进行Simulink与MATLAB之间的数据 交互，用户还可以使用Functions and Tables 模块库中的 Function模块（简称为Fcn模块）或Functions and Tables 模块 库中的MATLAB Function模块（简称为MATLAB Fcn模块） 进行彼此间的数据交互。
(2) 在模块搜索栏中搜索所需的系统模块。
第10页，共191页。
• 例：简单系统的输入为一个正弦波信号，输出为此正弦
波信号与一个常数的乘积。要求建立系统模型，并以图形 方式输出系统运算结果。 • 已知系统的数学描述为
系统输入： u(t)=sin t , t≥0
系统输出： y(t)=au(t), a≠0
第14页，共191页。
3 Simulink模型仿真
• 系统模块参数设置与系统仿真参数设置
– 双击系统模块，打开系统模块的参数设置对话框。 – 在参数设置对话框中设置合适的模块参数。 • 设置合适的系统仿真参数以进行动态系统的仿真 – 在Simulation菜单的Simulation parameters...子菜单中
Simulink的使用
Lab of PEED
Bring Ideas Together
第一种： 第一种：用微分方程搭建系统仿真模型 运行仿真 click the “run” button to begin the simulation
电力电子与电力传动实验室 when the simulation is complete, “Ready” appears at PEED
Bring Ideas Together
第一种： 第一种：用微分方程搭建系统仿真模型
添加输出模块
电力电子与电力传动实验室
Lab of PEED
Bring Ideas Together
第一种： 第一种：用微分方程搭建系统仿真模型 双击模块，得到模块的参数设置窗口，根据已知数值代入即可 设置增益值
电力电子与电力传动实验室
Lab of PEED
Bring Ideas Together
用微分方程搭建系统模型
加入Gain增益模块和Sum 求和模块 分别设置其对应的参数
电力电子与电力传动实验室
Lab of PEED
Bring Ideas Together
第一种： 第一种：用微分方程搭建系统仿真模型 添加STEP阶跃信号，参数可以 设置为0时刻响应。
Lab of PEED
Bring Ideas Together
第一种： 第一种：用微分方程搭建系统仿真模型 仿真结果
电力电子与电力传动实验室
Lab of PEED
Bring Ideas Together
第二种： 第二种：用状态方程搭建系统仿真模型
将系统微分方程转换为状态方程： x1 = y & x2 = y 矩阵表示为：
SIMULINK_的仿真算法
SIMULINK的仿真算法在SIMULINK的仿真过程中选择合适的算法是很重要的，仿真算法是求常微分方程、传递函数、状态方程解的数值计算方法，这些方法主要有欧拉法(Euler)、阿达姆斯法(Adams)、龙格·库塔法(Rung-Kutta)，这些算法都主要建立在泰勒级数的基础上。
欧拉法是最早出现的一种数值计算方法，它是数值计算的基础，它用矩形面积来近似积分计算，欧拉法比较简单，但精度不高，现在已经较少使用。
阿达姆斯法是欧拉法的改进，它用梯形面积近似积分计算，所以也称梯形法，梯形法计算每步都需要经过多次迭代，计算量较大，采用预报-校正后只要迭代一次，计算量减少，但是计算时要用其他算法计算开始的几步。
龙格-库塔法是间接使用泰勒级数展开式的方法，它在积分区间内多预报几个点的斜率，然后进行加权平均，用作计算下一点的依据，从而构造了精度更高的数值积分计算方法。
如果取两个点的斜率就是二阶龙格-库塔法，取四个点的斜率就是四阶龙格-库塔法。
SIMULINK汇集了各种求解常微分方程数值解的方法，这些方法分为两大类，可变步长类算法和固定步长类算法。
7.1可变步长类算法可变步长(Variable-step)类算法是在解算模型(方程)时可以自动调整步长，并通过减小步长来提高计算的精度。
在SIMULINK的算法中可变步长类算法有如下几种:1.Ode45(Dormand-Prince)基于显式Rung-Kutla(4,5)和Dormand-Prince组合的算法，它是一种一步解法，即只要知道前一时间点的解y(tn-1)，就可以立即计算当前时间点的方程解y(tn)。
对大多数仿真模型来说，首先使用ode45来解算模型是最佳的选择，所以在SIMULINK的算法选择中将ode45设为默认的算法。
2.ode23(Bogacki-Shampine)基于显式Rung-Kutta(2,3)、Bogacki和Shampine相结合的算法，它也是一种一步算法。
simulink微分方程建模
simulink微分方程建模概述在控制系统设计中，微分方程建模是一项重要的任务。
Simulink是一款功能强大的工具，可用于构建和仿真动态系统模型。
本文将介绍如何使用Simulink进行微分方程建模，并分析模型的性能和稳定性。
为什么选择SimulinkSimulink是一种图形化建模环境，可以帮助工程师以图形方式快速描述系统行为，并自动生成相应的微分方程模型。
相比传统的手工推导模型，在Simulink中进行建模更加直观、简单、高效。
此外，Simulink还提供了丰富的工具和算法用于模型分析和优化。
Simulink建模流程步骤一：创建模型在Simulink中，首先需要创建一个新的模型。
可以通过在空白Simulink窗口中右键单击并选择“新建模型”来创建一个空模型。
步骤二：添加系统组件在模型中添加所需的系统组件，如信号源、传感器、执行器等。
可以从Simulink库浏览器中拖拽并放置这些组件。
步骤三：建立连接通过使用连接线将系统组件连接到模型中的其他组件。
连接线代表信号流动的路径。
步骤四：配置组件参数对于每个系统组件，需要配置其相应的参数。
可以通过双击组件并在参数对话框中进行设置。
步骤五：编写微分方程在模型中的某些组件上，需要编写微分方程来描述其动态行为。
可以通过两种方式完成： 1. 使用已有的数学表达式：可以直接在组件的参数框中输入数学表达式。
Simulink将自动将其转换为微分方程。
2. 使用Stateflow图表：Stateflow是Simulink的一个扩展工具，用于建模离散事件系统。
可以使用Stateflow图表绘制微分方程。
步骤六：运行仿真完成模型搭建后，可以开始进行仿真了。
点击Simulink界面上的“运行”按钮，Simulink将自动执行模型并显示输出结果。
模型分析与优化分析信号响应Simulink可以显示模型中的信号响应，如系统的步响应、频率响应等。
通过分析这些响应，可以评估系统的性能是否符合要求，并进行调整优化。
simulink传递函数单输入多输出simo_概述说明
simulink传递函数单输入多输出simo 概述说明1. 引言1.1 概述在控制系统中，SIMO（Single Input Multiple Output）传递函数是一种常见的模型表示方法。
这种传递函数可以描述系统输入信号与多个输出信号之间的关系。
SIMO传递函数在实际工程中具有广泛的应用，例如机械控制系统、电力系统以及通信系统等。
本文旨在介绍SIMO传递函数的基本概念和相关应用，并重点研究Simulink在SIMO传递函数中的应用。
Simulink是一种流行的图形化仿真环境，可用于建立复杂系统的模型，并进行仿真与分析。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，具体内容如下：第一部分为引言部分，主要介绍文章的背景和整体结构。
第二部分详细介绍SIMO传递函数，在2.1节对SIMO系统进行概述，在2.2节定义单输入多输出传递函数，并在2.3节探讨其特点与应用场景。
第三部分将重点关注Simulink在SIMO传递函数中的应用。
首先，在3.1节简要介绍Simulink软件；然后，在3.2节解释如何建立SIMO传递函数模型；最后，在3.3节探讨基于Simulink的模拟与分析方法。
第四部分将介绍SIMO传递函数模型的设计与优化方法。
具体包括参数估计与调整技术在4.1节的应用，系统辨识方法及其应用在4.2节，以及优化算法在SIMO传递函数中的应用在4.3节。
最后，第五部分为结论与展望部分。
5.1节对本文内容进行总结，5.2节展望了未来相关研究方向。
1.3 目的本文的目标是系统地介绍SIMO传递函数以及Simulink在该领域中的应用。
通过本文的阐述，读者将能够了解SIMO传递函数的概念、特点和应用，并能够掌握Simulink软件建立SIMO传递函数模型的方法和基于Simulink进行仿真与分析的技巧。
此外，本文还将介绍SIMO传递函数模型设计与优化所涉及的各种方法和算法，为读者提供理论依据和实践指导。
希望通过这篇文章，读者能够深入了解SIMO传递函数，并将其成功应用于实际工程中。
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。
simulink实例(有好多实例)讲解学习
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
运动方程式为
Mx kx bx 0
构建的模型为
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
因有阻尼器存在，故箱子最终会停止运 动。
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
例题4，下图所示简单的单摆系统,假 设杆的长度为L,且质量不计,钢球的质量为 m.单摆的运动可以以线性的微分方程式来 近似,但事实上系统的行为是非线性的,而 且存在粘滞阻尼,假设粘滞阻尼系数为 bkg/ms-1.
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
单摆系统的运动方程式为
mg sin bL mL
选取b=0.03,g=9.8,L=0.8,m=0.3,所构 建的模型
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
例题5:蹦极跳系统：当你系着弹力 绳从桥上跳下来时，会发生什么？这里， 以蹦极跳作为一个连续系统的例子。
Simulink仿真实例
其运动方程式为
f bx Mx
拉力作用时间为2s，建构的模型为
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
因有摩擦力存在，箱子最终将会停止前 进。
MATLABsimulink系统仿真分析仿真报告
仿真报告课程名称：自动化技术导论报告题目：MATLAB/simulink系统仿真分析班级姓名学号xxxxxx自动化学院2016年4月软件版本：MATLAB R2010bMATLAB强处理能力MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。
函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而且经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++ 。
在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。
MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
MATLAB图形处理MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。
高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。
可用于科学计算和工程绘图。
新版本的MATLAB 对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB同样表现了出色的处理能力。
同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。
另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。
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创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者： 别如克*
实验四 基于Simulink 进行系统仿真
（微分方程、传递函数）
一．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。
二．实验内容
系统微分方程：)(10)(10)(10)(8
332
2t u t y dt t dy dt t y d =++ 系统传递函数：8
32
8
101010)()()(++==s s s U s Y s G 1)(=t u ，)314sin()(t t u =，)90314sin()(o t t u +=
模型
微分方程时的过程
Ut=1时
u=时
)(t
t
314
)
sin(
t
u+
=时
t
)
90
314
sin(
)(o
传递函数时的过程
u时
)(
1
t
t
u 时)(t
sin(
)
314
t
t
)(o
=时
u+
)
sin(
90
314
结论及感想
从两种种不同方法的仿真结果，我们可以看出分别用微分方程和传递函数在Simulink中，仿真出来的结果没有很明显的区别，说明两种方法的精度都差不多。
但是，不同的电压源得出的仿真结果不一样，阶跃电源开始时震荡，后来幅度逐渐变小，趋近于1；正弦电源，初相不同时，初始时刻的结果也不相同，有初相时开始震荡会更剧烈，但最后都会变为稳态值，即为正弦值。
通过本次实验，我认识到了建模与仿真的一般性方法，
收获甚多，也更进一步了解了Matlab,Matlab不仅仅在平时的编程方面功能强大，在仿真方面也熠熠生辉。
创作编号：BG7531400019813488897SX
创作者：别如克*。