計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)一連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉Matlab中m文件的編寫；2．掌握龍格－庫塔法的基本原理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容假設(shè)單變量系統(tǒng)如圖所示。試根據(jù)四階龍格－庫塔法，求系統(tǒng)輸出y的動態(tài)響應(yīng)。_+r=5y1．首先把原系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間表達(dá)式：，根據(jù)四階龍格－庫塔公式，可得到：（1）其中：（2）根據(jù)（1）、（2）式編寫仿真程序。2．在Simulink環(huán)境下重新對上述系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并和1中結(jié)果進(jìn)行比較。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析要求給出系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線，并分析計(jì)算步長對龍格－庫

2、塔法的影響。五、思考題1．試說明四階龍格－庫塔法與計(jì)算步長關(guān)系，它與歐拉法有何區(qū)別。實(shí)驗(yàn)二面向結(jié)構(gòu)圖的仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握連接矩陣及系統(tǒng)狀態(tài)方程的確定方法；2．掌握面向結(jié)構(gòu)圖的仿真方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容假設(shè)某系統(tǒng)由三個典型環(huán)節(jié)組成，如下圖所示，求輸出量y的動態(tài)響應(yīng)。_+r=10y仿真基本步驟：1．給定輸入信號，確定典型環(huán)節(jié)及環(huán)節(jié)參數(shù)；2．確定連接矩陣；3．輸入仿真時間和計(jì)算步長；4．求H,H-1和Q陣，確定A、B陣；5．根據(jù)龍格－庫塔法求狀態(tài)方程的解；6．根據(jù)1

3、～5編寫仿真程序。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析五、思考題1．典型環(huán)節(jié)的確定必須滿足什么條件？實(shí)驗(yàn)三連續(xù)系統(tǒng)的快速仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉增廣矩陣的構(gòu)建方法；2．掌握連續(xù)系統(tǒng)的快速仿真基本原理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容假設(shè)某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，要求采用快速仿真方法求系統(tǒng)輸出響應(yīng)。_+r=10y仿真基本步驟：1．給定輸入信號，確定典型環(huán)節(jié)及環(huán)節(jié)參數(shù)；2．確定連接矩陣；3．輸入仿真時間和計(jì)算步長；4．求H,H-1和Q陣，確定A、B陣；5．構(gòu)建增廣矩陣；6．采用增廣矩陣法求齊次方程的解和系統(tǒng)輸出

4、響應(yīng)。根據(jù)1～6編寫仿真程序。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析五、思考題1．增廣矩陣法和四階龍格－庫塔法有何區(qū)別？實(shí)驗(yàn)四離散相似法仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握離散化的基本原理；2．掌握非線性系統(tǒng)的離散化仿真方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已知非線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，求系統(tǒng)輸出響應(yīng)。y_+r=10滯環(huán)非線性特性y1．給定參考輸入，輸入仿真時間，采樣周期（T=0.1s）；2．將被控對象離散化；3．給定參數(shù)初始值；4．計(jì)算誤差和非線性環(huán)節(jié)輸出；5．計(jì)算系統(tǒng)輸出；6．參數(shù)值更新；7．若仿真時間到，則結(jié)束

5、，否則轉(zhuǎn)1。編寫仿真程序，求解系統(tǒng)輸出響應(yīng)。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析五、思考題1．試比較零階保持器與雙線性變換法區(qū)別。實(shí)驗(yàn)五采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握采樣控制系統(tǒng)基本原理；2．掌握常用的離散化方法；3．掌握采樣控制系統(tǒng)的仿真方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已知采樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，求系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。y_+r=11PID控制器將系統(tǒng)中連續(xù)部分采用零階保持器離散化，系統(tǒng)采用離散化方法進(jìn)行仿真（同步采樣），其具體步驟如下：1、給定參考輸入，輸入仿真時間，采樣周期（T=0

6、.1s），PID控制器參數(shù)；2、將被控對象按零階保持器方法離散化；3、給定參數(shù)初始值；4、計(jì)算誤差和控制器輸出；5、計(jì)算系統(tǒng)輸出；6、參數(shù)值更新7、若仿真時間到，則結(jié)束，否則轉(zhuǎn)1。編寫仿真程序，并調(diào)整控制器參數(shù)，使得系統(tǒng)輸出響應(yīng)較為合理。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析五、思考題1．同步采樣與異步采樣在程序?qū)崿F(xiàn)上有何區(qū)別？實(shí)驗(yàn)六串聯(lián)超前校正一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握超前校正裝置的基本特性；2．熟悉串聯(lián)超前校正方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)有一單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為：，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

7、速度誤差系數(shù)kv=20(1/s)，相位裕量r>50，幅值裕量kg>10db，試確定串聯(lián)校正裝置。設(shè)計(jì)基本步驟：1．根據(jù)性能指標(biāo)確定開環(huán)增益k；2．利用確定的開環(huán)增益k畫出未校正系統(tǒng)的Bode圖，并求其相位裕量r0和幅值裕量kg；3．確定所需增加的超前相位角，一般取5～15；4．令超前校正裝置最大超前角，則；5．將校正裝置的最大超前相位角處的頻率作為校正后系統(tǒng)的剪切頻率，則：；6．根據(jù)，可求得：；7．畫出校正后系統(tǒng)Bode圖，檢驗(yàn)指標(biāo)是否滿足，如不滿足，增大重新設(shè)計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析五、思考題1．

8、簡述串聯(lián)超前校正的基本思想。實(shí)驗(yàn)七控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；2．掌握控制系統(tǒng)的時域分析；3．學(xué)會利用MATLAB軟件求解控制系統(tǒng)性能指標(biāo)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算機(jī)、MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．已知閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并給出不穩(wěn)定極點(diǎn)。2．對于典型二階系統(tǒng)試?yán)L制出自然振蕩頻率ωn=6，阻尼比ξ＝0.2時系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，并求出穩(wěn)態(tài)誤差、上升時間，最大超調(diào)量及調(diào)節(jié)時間。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)八積分分離PID控制算法及仿真一、