基于simulink信号与系统的建模与仿真
哈工大 计算机仿真技术实验报告 仿真实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计
基于Simulink 控制系统仿真与综合设计一、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2.1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1.2所示系统设计PID 调节器参数。
图2.1 单位反馈控制系统框图图2.2 综合设计控制系统框图三、实验要求(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2.2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、实验步骤与方法4.1时域仿真分析实验步骤与方法在Simulink仿真环境中，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。
根据图2.1 所示的单位反馈控制系统框图建立其仿真模型，并对各个单元部件模型的参数进行设定。
所做出的仿真电路图如图4.1.1所示。
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。
第五章 Simulink系统建模与仿真
本章重点
Simulink基本结构 Simulink模块 系统模型及仿真
一、Simulink简介
Simulink 是MATLAB 的工具箱之一，提供交互式动态系统
建模、仿真和分析的图形环境
可以针对控制系统、信号处理及通信系统等进行系统的建 模、仿真、分析等工作 可以处理的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及 混合系统；单任务、多任务离散事件系统。
从模块库中选择合适的功能子模块并移至编辑窗口中，按 设计要求设置好各模块的参数，再将这些模块连接成系统 Simulink的仿真过程就是给系统加入合适的输入信号模块 和输出检测模块，运行系统，修改参数及观察输出结果等
过程
二、Simulink的基本结构
Simulink窗口的打开
命令窗口：simulink 工具栏图标：
三、Simulink模型创建
7、信号线的标志
信号线注释：双击需要添加注释的信号线，在弹出的文本编辑 框中输入信号线的注释内容
信号线上附加说明：（1） 粗线表示向量信号：选中菜单Forma t|Wide nonscalar lines 即可以把图中传递向量信号的信号线用粗 线标出；（2）显示数据类型及信号维数：选择菜单Format|Port data types 及Format|Signaldimensions，即可在信号线上显示前 一个输出的数据类型及输入/输出信号的维数；（3） 信号线彩 色显示：选择菜单Format|Sample Time Color，SIMULINK 将用 不同颜色显示采样频率不同的模块和信号线，默认红色表示最 高采样频率，黑色表示连续信号流经的模块及线。
同一窗口内的模块复制： （1）按住鼠标右键，拖动鼠标到目标
第3章 Simulink建模与仿真
将仿真数据写入 mat 文件 将仿真数据写入. mat文件 将仿真数据输出到 将仿真数据输出到 Matlab 工作空间 MATLAB 工作空间 使用 Matlab 使用MATLAB 图形显示数据 图形显示数据
图3.10 系统输出模块库及其功能
第3章 Simulink建模与仿真
模块功能说明：
模块功能说明： 有限带宽白噪声
求取输入信号的数学函数值 对输入信号进行内插运算
求取输入信号的数学函数值 对输入信号进行内插运算 输入信号的一维线性内插
输入信号的一维线性内插
输入信号的二维线性内插 输入信号的二维线性内插 输入信号的 n 维线性内插 输入信号的n维线性内插
M函数（对输入进行运算输出结果） M 函数，对输入进行运算输出结果 多项式求值
第3章 Simulink建模与仿真
模块功能说明： 模块功能说明 ： 连续信号的数值微分 连续信号的数值微分 输入信号的连续时间积分 输入信号的连续时间积分 单步积分延迟，输出为前一个输入 单步积分延迟，输出为前一个输入 线性连续系统的状态空间描述 线性连续系统的状态空间描述
线性连续系统的传递函数描述 线性连续系统的传递函数描述 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行固定时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 对输入信号进行可变时间延迟 线性连续系统的零极点模型 线性连续系统的零极点模型
合并输入信号块控制信息 信号组合器信号组合器 信号探测器信号探测器 信号维数改变器 选择或重组信号 信号线属性修改 输入信号宽度
信号维数改变器 选择或重组信号 信号线属性修改 输入信号宽度
第3章 Simulink建模与仿真
模块功能说明： 对信号进行分配
Target模块库：主要提供各种用来进行独立可执行代码 或嵌入式代码生成，以实现高效实时仿真的模块。它 们和RTW、TLC有着密切的联系。 (6) Stateflow库：对使用状态图所表达的有限状态 机模型进行建模仿真和代码生成。有限状态机用来描 述基于事件的控制逻辑，也可用于描述响应型系统。
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 。
Simulink通信系统建模与仿真教学设计
详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真教学设计MATLAB/Simulink是一款广泛应用于各个领域的数学工具，其中Simulink可用于建立系统级仿真模型，以便进行电子、机械、流体和控制系统等领域内的实验分析和设计。
在通信领域中，Simulink非常适合建立通信系统的仿真模型，并用于进行传输计算、信道建模、信号处理和多模调制等。
本文将介绍MATLAB/Simulink通信系统模型的建立，及如何将其应用于通信系统教学设计。
通信系统模型建立数字调制数字调制是通信系统中的关键技术之一。
首先，我们需要在Simulink中建立基带信号源，并使用Math Function模块产生载波信号。
Modulation 模块可用于将基带信号和载波信号结合起来。
为了使得调制系统工作稳定和正常，通常在模型中加入Equalization和Resampling模块，以消除接收端接收到的噪声和信号失真。
当系统处理完成后，我们可以使用Scope模块来对模型工作情况进行进一步的分析。
数字解调数字解调需要在接收端建立解调器模型。
接收端模型包括匹配滤波器、采样器、时钟恢复器、色散补偿器和多值/二次干扰恢复器。
在这个模型中，也需要添加Equalization和Resampling模块以消除接收端所受的噪声和信号失真。
在接收端处理完成之后，我们也可以使用Scope模块对模型结果进行进一步分析。
信道建模信道建模是通信系统中另一个关键环节。
在Simulink中建造通信信道仿真模型，需要引入建立通信信道的数学模型，并建立符合通道模型的信道传输系统。
在建立仿真模型中，包括噪声源、多路复用技术、OFDM技术、信号调制和解调技术。
对于每个信道结构，我们都可以建立相应的仿真模型，进行仿真分析。
OFDM信息传输系统OFDM技术利用多个正交子载波来传输信息，以提高通信质量和可靠性，同时提高频带利用率。
OFDM系统建模主要包括加脉冲造型、IFFT、添加循环前缀、调制调制、运动模糊和色散模拟、反向调制、解压缩、去定时和轻度等模块。
MatlabSimulink系统建模和仿真
图：电容的充电、放电过程的仿真结果。在充电仿真中，输出信号 为系统的零状态响应。在放电过程仿真中，输出信号为系统的零输 入响应。 如果要仿真系统输入信号为任意函数的情况，只需要修改仿 真程序中的输入信号设臵即可。
“实例2.3”单摆运动过程的建模和仿真。 （1）单摆的数学模型 设单摆摆线的固定长度为l ，摆线的质量忽略不计，摆锤质 量为m ，重力加速度为g ，设系统的初始时刻为t=0 ，在任 意 t 0 时刻摆锤的线速度为v(t) ，角速度为 w(t ) ，角位移 为 (t ) 。以单摆的固定位臵为坐标原点建立直角坐标系， 水平方向为x 轴方向。如下图所示。
图：电容的充电电路以及等价系统
（1）数学分析
首先根据网络拓扑和元件伏安特性建立该电路方程组
dy (t ) i (t ) C dt
dy (t ) 1 1 x(t ) y (t ) dt RC RC
y(t ) x(t ) Ri (t )
并化简得
该方程也称为系统的状态方程。在方程中，变量y 代表电 容两端的电压，是电容储能的函数。本例中它既是系统的 状态变量，又是系统的输出变量。
7.1 Matlab编程仿真的方法
7.1.1 概述 通过编程的形式建立计算机仿真模型是最基本的 计算机建模方法。Matlab编程仿真过程就是用编 写脚本文件或函数文件来描述数学模型，并实现 计算机数值求解的过程。 我们把外界对系统产生作用的物理量称为输入 信号或激励，把由于系统内部储存的能量称为系 统的状态，而将系统对外界的作用物理量称为系 统的输出信号或响应。
图：模拟真实示波器显示的调幅仿真波形，仿真中考虑了输 入信号与示波器扫描不同步，载波相位噪声以及加性信道噪 声的影响
7.1.3 连续动态系统的Matlab编程仿真 7.1.3.1 几个实例
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。
第三章 matlab的simulink建模与仿真
3、其它子系统
可配置子系统，代表用 户定义库中的任意模块， 只能在用户定义库中使用。 函数调用子系统。
for循环
3）在一个仿真时间步长内，simulink可以多次进出一 个子系统。 原子子系统：
1）子系统作为一个“实际”的模块，需顺序连续执行。
2）子系统作为整体进行仿真。
3）子系统中的模块在子系统中被排序执行。
建立原子子系统：
1）先建立一空的原子子系统。
2）先建立子系统，再强制转换成原子子系统。
Edit/block parameters
在enabled subsystem
triggered subsystem
enabled and triggered subsystem中。
1）早期simulink版本中，enable和triggered信号需要从 signal&system中调用。
2）simulink后期版本中，在上述模块中含这两个信号。 3）一个系统中不能含多个enable和triggered信号。 4）其它子系统可看成某种形式的条件执行子系统。
3.4创建simulink模型（简单入门）
一、启用simulink并建立系统模型 启动simulink： （1）用命令方式：simulink （2）
二、simulink模块库简介 1、simulink公共模块库 Continuous（连续系统）
连续信号数值积分 输入信号连续时间积分
单步积分延迟，输出为前一输入
动态模型：描述系统动态变化过程
静态模型：平衡状态下系统特性值之间的关系
二、计算机仿真
1、仿真的概念
以相似性原理、控制理论、信息技术及相关领域 的有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工 具，借助系统模型对真实系统进行实验研究的一门综合 性技术。 2、仿真分类 实物仿真：建造实体模型 数学模型：将数学语言编制成计算机程序 半实体模型：数学物理仿真
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
Matlab Simulink是一种用于仿真和分析各种复杂系统的建模仿真工具，它采用对象模型方法和图形化界面，极大地方便了工程师的仿真设计分析过程。
其电子工程仿真应用特别广泛，既可以模拟模型上的电路，还可以处理控制系统、数字系统、仿真信号、信号处理、通信系统及某些特定的设备系统，甚至可以构建一个模拟环境来建立系统对象、以模型象征性描述，进行逼真的仿真及调试。
Simulink仿真技术结合Matlab编程语言可用于系统建模实现，用于分析和仿真不同层次的复杂系统，有助于更好的理解的系统的构成和行为，为系统优化和综合设计提供帮助，并可以更好的准确地预测系统行为。
Simulink技术主要用于汽车控制、航空航天、船舶航行、航天实验、发动机控制、电力传输、机械系统、自动化控制、机器人控制等多个领域。
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。
simulink建模与仿真
1. 假设从实际应用领域(力学、电学、生态或社会)中，抽象出有初始状态为0的二阶微分方程x"+0.2x'+0.4x=0.2u (t), u(t)是单位阶跃函数。
用积分器直接构造求解微分方程的模型exm1.mdl。
步骤如下：(1)改写微分方程。
把原方程改写为：x"=0.2u(t)-0.2x'-0.4x(2)利用Simulink模块库中的标准模块构作模型。
(3)仿真操作。
(4)保存在MATLAB工作空间中的数据。
u(t):阶跃信号——信号源模块库（Source）Clock:当前时间——信号源模块库（Source）Gain:常数增益——数学运算模块库（Math）Add:求和——数学运算模块库（Math）Integrator:积分——连续系统模块库（Continuous）Scope:示波器——输出模块库（Sinks）To Workspace:输出到工作空间——输出模块库（Sinks）2. 建立二阶系统222)(n n nS S S G ωςωω++=的脉冲响应模型，设ωn=10Hz ，观察当0<ζ<1、ζ=0、ζ=1及ζ>1时系统的响应。
Pulse Generator ：脉冲发生器——信号源模块库（Source ）Transfer Fun ：传递函数——连续系统模块库（Continuous ）Scope ：示波器——输出模块库（Sinks ）ζ=0.2 ζ=0ζ=1 ζ=53．皮球以15米/秒的速度从10米高的地方落下，建立显示球弹跳轨迹的模型。
Gravity：常数——信号源模块库（Source）IC Elasticity：信号的初始值——信号与系统模块库（Signal&Systems）Gain：常数增益——数学运算模块库（Math）Velocity：积分——连续系统模块库（Continuous）Position：有上下边界的有限积分——连续系统模块库（Continuous）Scope：示波器——输出模块库（Sinks）4. 利用使能原理构成一个正弦半波整流器。
第五讲 基于MATLAB-Simulink的建模与仿真
MATLAB软件简介？
MATLAB软件的典型应用领域：
❖科学研究； ❖工程技术应用研究 ❖CAI（Computer Aided Instruct） ❖数学实验（Mathematical Experiment） ❖数学建模（Mathematical Modeling）
模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递
函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时 一个给定时间再输出 Variable Transport Delay：输入 信号延时一个可变时间再输出
✓ 离散模块（Discrete）
For循环不能用For循环内重新赋值循环变
量n来终止。
在For循环中循环控制量的范围可以是任
何有效的MATLAB矩阵。比如
data=[11 9 45 6; 7 16 -1 5];
for n=data
x=n(1)-n(2)
end 这时程序的输出有四个数值，分别是矩阵
data的两列相减的结果
x = 4 x = -7
x = 46 x = 1
For循环可按需要嵌套，即For循环体内的命 令组中可以出现另一个For循环体，这体现了 For循环体也是命令组。比如 for n=1:5
for m=5:-1:1
A(n,m)=n^2+m^2; End
end
MATLAB软件简介？
While-end循环以不定的次数求一组语句的值。 Whil-end 循环的一般形式是： while expression（控制表达式） {commands} end 只要在控制表达式（expression）里的所有元 素为真，就执行While和end语句之间的命令 串（{commands}）。
simulink仿真实验报告
simulink仿真实验报告Simulink 仿真实验报告引言：Simulink 是一种常用的建模和仿真工具，它可以帮助工程师们在设计和开发过程中进行系统级建模和仿真。
本文将通过一个实际的仿真实验来展示 Simulink 的应用。
一、实验背景在现代工程领域中，系统的建模和仿真是非常重要的一步。
通过仿真实验，我们可以在实际制造之前对系统进行测试和优化，节省了时间和成本。
本实验的目标是使用 Simulink 对一个电机驱动系统进行建模和仿真，以验证其性能和稳定性。
二、实验步骤1. 系统建模在 Simulink 中，我们首先需要将电机驱动系统进行建模。
我们可以使用Simulink 提供的各种组件来构建系统模型，例如传感器、控制器、电机等。
在本实验中，我们将使用 PID 控制器来控制电机的转速。
2. 参数设置在建模过程中，我们需要设置各个组件的参数。
例如，我们需要设置 PID 控制器的比例、积分和微分系数，以及电机的转动惯量和阻尼系数等。
这些参数的设置将直接影响系统的性能。
3. 仿真运行在模型建立和参数设置完成后，我们可以进行仿真运行。
通过设置仿真时间和输入信号，我们可以观察系统在不同条件下的响应情况。
例如，我们可以通过改变输入信号的频率和幅度来测试系统的稳定性和鲁棒性。
4. 结果分析仿真运行完成后，我们可以分析仿真结果。
通过观察输出信号的波形和频谱，我们可以评估系统的性能和稳定性。
例如，我们可以计算系统的响应时间、超调量和稳态误差等指标，以评估系统的控制效果。
三、实验结果在本实验中，我们成功建立了一个电机驱动系统的 Simulink 模型，并进行了仿真运行。
通过观察仿真结果，我们发现系统在不同输入信号条件下的响应情况。
在一些情况下，系统的响应时间较短，稳态误差较小，表现出良好的控制效果。
然而，在一些极端情况下，系统可能出现超调或不稳定的现象，需要进一步优化参数和控制策略。
四、实验总结通过本次仿真实验，我们深入了解了 Simulink 的应用和优势。
基于matlab simulink的控制系统仿真及应用
基于matlab simulink的控制系统仿真及应用Simulink是MATLAB的一个附加组件，它提供了一种可视化建模和仿真环境，主要用于控制系统、信号处理、通信系统等领域的建模和仿真。
以下是一个简单的基于Simulink的控制系统仿真的步骤：
1. 模型建立：首先，你需要使用Simulink库中的模块来构建你的控制系统模型。
这些模块包括输入、输出、控制算法等。
你可以直接从库中拖放模块到你的模型中，然后通过连接线将它们连接起来。
2. 参数设置：在连接模块后，你需要为每个模块设置适当的参数。
例如，对于传递函数模块，你需要输入分子和分母的系数。
3. 仿真设置：在完成模型和参数设置后，你需要设置仿真参数，例如仿真时间、步长等。
4. 运行仿真：最后，你可以运行仿真并查看结果。
Simulink提供了多种方式来查看结果，包括图形和表格。
在Simulink中，你可以使用许多内建的工具和函数来分析和优化你的控制系统。
例如，你可以使用MATLAB的控制系统工具箱中的函数来分析系统的稳定性、频率响应等。
总的来说，Simulink是一个强大的工具，可以用于设计和分析各种控制系统。
通过学习和掌握这个工具，你可以更有效地进行控制系统设计和仿真。
基于MATLABSimulink的控制系统建模与仿真实践
基于MATLABSimulink的控制系统建模与仿真实践控制系统是现代工程领域中一个至关重要的研究方向，它涉及到对系统的建模、分析和设计，以实现对系统行为的控制和调节。
MATLAB Simulink作为一款强大的工程仿真软件，在控制系统领域有着广泛的应用。
本文将介绍基于MATLAB Simulink的控制系统建模与仿真实践，包括建立系统模型、进行仿真分析以及设计控制算法等内容。
1. 控制系统建模在进行控制系统设计之前，首先需要建立系统的数学模型。
MATLAB Simulink提供了丰富的建模工具，可以方便快捷地搭建系统模型。
在建模过程中，可以利用各种传感器、执行器、控制器等组件来描述系统的结构和功能。
通过连接这些组件，并设置其参数和初始条件，可以构建出一个完整的系统模型。
2. 系统仿真分析建立好系统模型后，接下来就是进行仿真分析。
MATLABSimulink提供了强大的仿真功能，可以对系统进行各种不同条件下的仿真实验。
通过改变输入信号、调节参数值等操作，可以观察系统在不同工况下的响应情况，从而深入理解系统的动态特性和性能指标。
3. 控制算法设计在对系统进行仿真分析的基础上，可以针对系统的性能要求设计相应的控制算法。
MATLAB Simulink支持各种常见的控制算法设计方法，如PID控制、状态空间法、频域设计等。
通过在Simulink中搭建控制算法，并与系统模型进行联合仿真，可以验证算法的有效性和稳定性。
4. 系统优化与调试除了基本的控制算法设计外，MATLAB Simulink还提供了优化工具和调试功能，帮助工程师进一步改进系统性能。
通过优化算法对系统参数进行调整，可以使系统响应更加迅速、稳定；而通过调试功能可以检测和排除系统中可能存在的问题，确保系统正常运行。
5. 实例演示为了更好地说明基于MATLAB Simulink的控制系统建模与仿真实践，接下来将通过一个简单的倒立摆控制系统实例进行演示。
基于Simulink的FSK、DPSK体系系统仿真
基于Simulink的FSK、DPSK系统仿真
一、实验目的
理解数字调制解调系统基本原理，并熟悉Matlab：Simulink通信软件包的使用。
二、实验内容
Simulink通信软件包模拟FSK、DPSK系统的调制和解调。
三、实验波形显示
FSK：
系统Sample Time：0.01s
输入信号
上为转化为二进制的信号，下为量化的信号
上为数字信号，两种频率不同的调制信号，w1= 1000rad/s w2=10000 rad/s
信号。
判决前信号及输入数字信号。
DPSK：系统Sample Time 0.5s
上为输入信号，下为0差分编码的结果
调制信号，ω=200*pi rad/s 两调制信号相位差为pi
调制信号和延时后信号
上为解调信号，下为调制信号
上为输入数字信号，下为解调后判决获得的信号。
四、实验结果分析
实验结果与书上原理相符，获得了预期的结果。
可以比较发现，DPSK系统更为稳定，FSK
要求调制频率较高，这样减少误码率。
DPSK相位差的方法，ω=200*pi的效果已经很好了五、实验小结
此实验加强了对通信系统调制解调的理解，当然还有许多没有搞清的问题，例如采样量化的方面，有待以后解决。
六、引用资料
1、张志涌、徐彦琴.《Matlab 教程—基于6.X版本》北京：北京航空航天出版社
2、孙屹、吴磊.《Simulink通信仿真开发手册》湖南：国防工业出版社
3、孙学军、王秉钧.《通信原理》北京：电子工业出版社。
详解matlab simulink 通信系统建模与仿真
详解matlab simulink 通信系统建模与仿真MATLAB Simulink是一款广泛应用于通信系统建模和仿真的工具。
它提供了一种直观的方式来设计和测试通信系统，使得工程师可以更快地开发出高质量的通信系统。
本文将详细介绍MATLAB Simulink在通信系统建模和仿真方面的应用。
一、MATLAB Simulink的基本概念MATLAB Simulink是一种基于图形化界面的建模和仿真工具。
它可以通过拖拽和连接不同的模块来构建一个完整的系统模型。
每个模块代表了系统中的一个组件，例如滤波器、调制器、解调器等。
用户可以通过设置每个模块的参数来调整系统的性能。
二、通信系统建模在MATLAB Simulink中建立通信系统模型的第一步是选择合适的模块。
通信系统通常包括以下几个部分：1.信源：产生数字信号，例如文本、音频或视频。
2.编码器：将数字信号转换为模拟信号，例如调制信号。
3.信道：模拟信号在信道中传输，可能会受到干扰和噪声的影响。
4.解码器：将接收到的模拟信号转换为数字信号。
5.接收器：接收数字信号并进行后续处理，例如解码、解调、解密等。
在MATLAB Simulink中，每个部分都可以用一个或多个模块来表示。
例如，信源可以使用“信号生成器”模块，编码器可以使用“调制器”模块，解码器可以使用“解调器”模块等。
三、通信系统仿真在建立通信系统模型后，可以使用MATLAB Simulink进行仿真。
仿真可以帮助工程师评估系统的性能，例如误码率、信噪比等。
仿真还可以帮助工程师优化系统的设计，例如调整滤波器的参数、改变编码器的类型等。
在MATLAB Simulink中，可以使用“仿真器”模块来进行仿真。
用户可以设置仿真的时间范围、仿真步长等参数。
仿真器会根据系统模型和参数进行仿真，并输出仿真结果。
用户可以使用MATLAB的绘图工具来可视化仿真结果，例如绘制误码率曲线、信号波形等。
四、MATLAB Simulink的优点MATLAB Simulink具有以下几个优点：1.直观易用：MATLAB Simulink提供了一个直观的图形化界面，使得工程师可以更快地建立和调整系统模型。
基于Simulink的信号与系统仿真实验研究
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安康学院学年论文﹙设计﹚题目基于simulink信号与系统的建模与仿真学生姓名学号所在院(系)专业班级指导教师年月日基于simulink的信号与系统建模和仿真（）指导教师：【摘要】本文着重论述了如何利用MATLAB Simulink工具在计算机上实现信号与系统分析，通过程序使一些运算量较大、抽象问题简单而直观，详细介绍了利用系统框图模拟实际系统的分析方法，该方法对连续或离散时不变因果系统具有普遍性，借助Matlab/Simulink 仿真工具对基本结构实现了建模和仿真分析。
【关键词】信号与系统、建模、仿真、SimulinkBased on simulink modeling and simulation of signaland systemAuthor: ZhangXiu（Grade2011,Class1,Major Electronic information engineering，Ankang University，Ankang 725000，Shaanxi）Directed by YushunyuanAbstract：This article discusses the methods of realizing signal and system analysis by MATLAB and making complicated arithmetic and abstract problems easy and direct by programs．It introduces an analysis method of simulating actual system by system diagram，which is universal to continuous and discrete time invariable causal system．It realizes modeling and simulation analysis on the basic structures based on Matlab /Simulink simulation tools．Keywords: signal and system; modeling; simulation; Matlab /Simulink0引言信号与分析系统是自动化、通信、电信、测控、电子类专业基础课，信号与系统分析就在给定系统的情况下，研究系统在输入不同信号时所产生的响应，由获得的参数，达到对系统的功能和特性的认知。
传统的理论分析方法是和数学紧密联合在一起的，初学者不得不把大量的时间和精力浪费在许多繁琐的工程计算上，而忽略了系统的基本概念，对概念模糊。
然而在现代实际工程中，对系统进行实验研究时，通常使用数学模型来模拟实际系统，分析不同的信号输入和系统参数改变时，系统响应或性能的变化。
而这一切，都是利用计算机技术和各种应用软件强有力的分析手段来完成的。
【1】Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。
为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。
对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink 提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
.构架在Simulink 基础之上的其他产品扩展了Simulink 多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。
Simulink 与MATLAB 紧密集成，可以直接访问MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。
1 M atlab 分析LTI 系统【2】在线形时不变系统( 连续的或离散LTI 系统) 分析中，我们通常采用的是数学模型来进行分析，集总参数的LTI 系统的系统函数H(·) 是S 域或Z 域的有理分式，它既与描述系统的微分( 或差分) 方程、框图有直接关系，也与系统的冲激响应( 连续系统) 、单位序列响应( 离散系统) 以及频域响应关系密切。
因而在系统分析中有重要地位，不仅能根据H(·) 分析研究系统的响应特性，也能按给定的要求(如幅频特性等)通过H(·) 求得系统的结构和参数，完成系统的综合任务。
LTI 系统n 阶微分方程为()()00()()n mi j ij i j a y t b f t ===∑∑ 输入信号f( t) 和响应y( t) 各阶倒数 Laplace 变换为式中0(s)n ii i A a s ==∑，0B(s)m j j j b s ==∑，11(p)00M(s)[(0)]n i i p i i p a s y ---===∑∑ 可以知道式中的第一项仅与系统的初始状态有关而与输入无关，因而是系统的零输入响应(s)(s)(s)(s)Y (s)Y (s)(s)(s)x f M B Y F A A =+=+(s)x Y ; 第二项，仅与系统的输入信号有关而与系统本身无关，故是零状态相应(s)f Y ; 他们之和是该系统的全响应。
可见对于高阶系统，传统的手工计算这一问题将会非常困难和繁琐。
我们寻求一种更简便方法，利用Matlab 的函数，便可得到其响应曲线图[3]; 以下列微分方程和输入信号为例(t)'''2y(t)''2(t)'3y(t)2(t)'4(t)y y f f +++=+，2(t)e t f -=，响应曲线如图1所示图1 系统的零状态响应、冲激响应和阶跃响应2 系统建模实际的物理系统以及很多物理元件都是用微分方程或差分方程描述的，模拟实现和直观分析一个系统一般都是用几个基本的运算单元来完成微分方程或差分方程所表示的系统输入/输出关系或系统的运算关系。
连续时间LTI 因果系统需用的基本运算器为: 数乘器、加法器和积分器; 离散时间LTI 因果系统常用的基本运算器为: 数乘器、加法器和单位延迟器。
系统函数的代数属性为分析LTI 系统的互联和由微分或差分方程描述的LTI 系统方框图表示的构成提供了一个方便的工具。
系统的方框图连接一般有直接型、并联型和级联型3 种实现结构[4]。
由描述N 阶连续系统的微分方程，我们可以得到系统函数并整理:00(s)(s)(s)(s)(s)m j j j n i ii b s Y B H F A a s =====∑∑=(n 1)10(n 1)1(n m)(n m 1110)11m n n m n b s b b s b s a s s a s a s------+-------++++⋯++⋯++根据梅森公式，上式的分母可以看作是n 个回路组成的特征行列式，而且各回路都互相接触; 分子可以看作是( m + 1) 条前向通路的增益，而且各前向通路都没有不接触回路。
这样我们就得到信号流图，由信号流图构建系统模型。
2.1 直接型实现结构连续时间因果是LTI 系统的S 域输入输出关系为：120121212(s)(S)X(s)(1+s)NN N N s s s S S sY H X ββββααα------+++⋯++⋯+==+ 令1212(s))1(NN X s S S s ωααα---++⋯+=+ 则12012((s))[]+N N s s s s Y ωββββ---+++⋯=(s)k S W -即为W(s)通过五个积分器级联输出。
由上面表达式可直接由画出输入x(s)到输出y(s)的框图称为直接型(规范型)实现结构,如图2所示。
x(s)图2 直接型离散系统实现方法类同，只要用1z -单位延迟代替1s -积分器即可。
2.2级联实现结构用微分方程或差分方程描述的因果LTI 系统的系统函数都是有理系统函数，其分子和分母多项式可分解成一阶和二阶因子的乘积，他们可以写成一阶和二阶实的有理子系统相乘，即可以用一阶和二阶系统级联来构成。
如图3所示：y(s)图3 级联型2.3 并联型实现结构用部分分式展开法将因果有理函数H(s)或H(z)进行部分分式展开，表示为一些实的一阶和二阶因果系统之和，即LTI 系统并联的系统函数为各并联小系统函数之和： 12(s)H (s)H ((s)s)m H H ⋯+=++实现框图为图4所示：1(S)H2(S)H y(s)⋯⋯(S)m H图4 并联型3 基于Matlab /Simulink 系统仿真【5】以三阶连续系统函数为例，已知一个连续时间LTI 系统函数为:3224(s)353s H s s s +=+++ 用直接型Simulink 结构框图模拟实现系统单位阶跃响应y( t) ，图形如图5。
在Matlab /Simulink 运行环境中选择相应的模块，在model 板上构建出系统模型，设置相应的参数进行仿真，双击示波器scope 显示单位阶跃信号的响应结果，图形如图6图5 直接型实现Simulink 系统模拟+图6 单位阶跃响应4总结本文以连续时间LTI 因果系统微分方程为例介绍了连续或离散时不变因果系统的两种建模，即程序( M文件) 和框图形式。
通过描述的因果LTI系统直接型、级联型和并联型3种实现结构，从中可看出对于一个实际系统的实现结构并不是惟一的，但这些不同的实现结构在理论上都具有与原系统相同的输入输出特性。
通过模拟仿真，可以看到Matlab 运用到信号与系统的分析中，不但简化了大量的人工数学运算，而且使系统分析更为简便高效，对理论研究和工程应用具有重要意义。
参考文献:［1］陈后金．信号与系统［M］．北京: 清华大学出版社，2003．［2］吴大正．信号与线性系统分析［M］． 3 版．北京: 高等教育出版社，2003．［3］梁虹．信号与系统分析及MA TLAB 实现［M］．北京: 电子工业出版社，2002．［4］陈怀琛．MA TLAB 及在电子信息课程中的应用［M］．北京: 电子工业出版社，2003．［5］吴湘淇．信号、系统与信号处理的软硬件实现［M］．北京: 电子工业出版社，2002．电子与信息工程系学年论文（设计）成绩评定表。