MATLAB实验报告

《MATLAB/Simulink 与控制系统仿真》实验报告

专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师:

实验1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立

一、实验目的

1、掌握MATLAB/Simulink 仿真的基本知识;

2、熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。 二、实验设备

电脑一台;MATLAB 仿真软件一个 三、实验内容

1、熟悉MATLAB/Smulink 仿真软件。

2、一个单位负反馈二阶系统,其开环传递函数为2

10()3G s s s

=

+。用Simulink 建立该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。

图 1系统结构图

图 2示波器输出结果图

3、某控制系统的传递函数为

()()

()1()

Y s G s

X s G s

=

+

,其中

2

50

()

23

s

G s

s s

+

=

+

。用Simulink建立

该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB的工作空间中,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。

图 3系统结构图图 4 示波器输出结果图

图 5 工作空间中仿真结果图形化输出

4、一闭环系统结构如图所示,其中系统前向通道的传递函数为

3

20.520()0.11220s G s s s s s

+=+++g ,而且前向通道有一个[-0、2,0、5]的限幅环节,图中用N 表示,反馈通道的增益为1、5,系统为负反馈,阶跃输入经1、5倍的增益作用到系统。用Simulink 建立该控制系统模型,用示波器观察模型的阶跃响应曲线,并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中,在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。

图 6 系统结构图

图 7 示波器输出结果

实验2 MATLAB/Simulink 在控制系统建模中的应用

一、实验目的

1、掌握MATLAB/Simulink 在控制系统建模中的应用; 二、实验设备

电脑一台;MA TLAB 仿真软件一个 三、实验内容

1、给定RLC 网络如图所示。其中,()i u t 为输入变量,0()u t 为输出变量。求解这个系统的传递函数模型,零极点增益模型以及状态空间模型(假设11R =Ω,21R =Ω,1C F =,1L H =)。

传递函数模型2

21

)(2

++=s s s G 程序代码如下:

clear all ; %清除工作空间的变量 num=[0,1]; %定义分子多项式

den=[1 2 2]; %定义分母多项式

sy_tf=tf(num,den); %建立传递函数模型

[z,p,k]=tf2zp(num,den) %从传递函数模型获取系统的零极点增益

sy_zpk=zpk(z,p,k); %建立系统的零极点增益模型

[A,B,C,D]=zp2ss(z,p,k); %从零极点增益模型获取系统的状态空间模型sys_ss=ss(A,B,C,D) %建立系统的状态空间模型

step(sy_tf) %求解系统的阶跃响应

grid on; %添加栅格

程序运行结果

z =Empty matrix: 0-by-1

p =-1、0000 + 1、0000i

-1、0000 - 1、0000i

k =1

a = x1 x2

x1 -2 -1、414

x2 1、414 0

b = u1

x1 1

x2 0

c = x1 x2

y1 0 0、7071

d = u1

y1 0

Continuous-time model、

图 8 系统的阶跃响应曲线

2、已知某双环调速的电流环系统的结构图如图所示。试采用Simulink动态结构图求其线性模型。

图 9simulink中的系统动态模型

将图2模型存为“Samples_4_14、mdl”文件

在MA TLAB命令窗口运行以下命令,得到一个线性状态空间模型(A,B,C,D)。

[A,B,C,D]=linmod('Samples_4_14'); %提取simulink模型的状态空间模型

输出结果如下

A =1、0e+003 *

-0、0781 0 0 0 1、7964

0 -0、5000 0 0 0

0、0141 0 -0、5000 0 0

0 0、5000 -0、5000 0 0

0 0、1600 -0、1600 0、0250 -0、0599

B =0

1

C = 195、3125 0 0 0 0

D = 0

在MA TLAB命令窗口运行以下命令

[num,den]=ss2tf(A,B,C,D); %将状态空间模型转换为传递函数模型

pritfsys(num,den,'s'); %以传递函数模型形式显示出来

输出结果:

num/den = 4、5475e-013 s^4 + 5、8208e-011 s^3 + 56137724、5509 s^2 + 32454622005、9881 s

+ 2192879865269、464

-----------------------------------------------------------------------------

s^5 + 1138、0052 s^4 + 392683、3832 s^3 + 43221369、7605 s^2 + 3506268712、5749 s

+ 9、4013

实验3 MATLAB/Simulink在时域分析法中的应用

一、实验目的

1、掌握时域分析中MA TLAB/Simulink函数的应用;

2、掌握MATLAB/Simulink在稳定性分析中的应用。

二、实验设备