典型環(huán)節(jié)的matlab仿真

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1、實驗一典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真一、實驗目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模塊的使用方法。2．通過觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號作用下的動態(tài)特性，加深對各典型環(huán)節(jié)響應曲線的理解。3．定性了解各參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。利用SIMULINK功能模塊可以快速的建立控制系統(tǒng)的模型，進行仿真和調試。1．運行MATLAB軟件，在命令窗口欄“>>”提示符下鍵入simulink命令，按Enter鍵或在工具欄單擊按鈕，即可進入如圖1-1所

2、示的SIMULINK仿真環(huán)境下。2．選擇File菜單下New下的Model命令，新建一個simulink仿真環(huán)境常規(guī)模板。圖1-1SIMULINK仿真界面圖1-2系統(tǒng)方框圖3．在simulink仿真環(huán)境下，創(chuàng)建所需要的系統(tǒng)。以圖1-2所示的系統(tǒng)為例，說明基本設計步驟如下：1）進入線性系統(tǒng)模塊庫，構建傳遞函數(shù)。點擊simulink下的“Continuous”，再將右邊窗口中“TransferFen”的圖標用左鍵拖至新建的“untitled”窗口。2）改變模塊參數(shù)。在simulink仿真環(huán)境“untitled”窗口中雙擊該圖標，即可改變傳遞函數(shù)。其中方括號內的數(shù)字分別

3、為傳遞函數(shù)的分子、分母各次冪由高到低的系數(shù)，數(shù)字之間用空格隔開；設置完成后，選擇OK，即完成該模塊的設置。3）建立其它傳遞函數(shù)模塊。按照上述方法，在不同的simulink的模塊庫中，建立系統(tǒng)所需的傳遞函數(shù)模塊。例：比例環(huán)節(jié)用“Math”右邊窗口“Gain”的圖標。4）選取階躍信號輸入函數(shù)。用鼠標點擊simulink下的“Source”，將右邊窗口中“Step”圖標用左鍵拖至新建的“untitled”窗口，形成一個階躍函數(shù)輸入模塊。5）選擇輸出方式。用鼠標點擊simulink下的“Sinks”，就進入輸出方式模塊庫，通常選用“Scope”的示波器圖標，將其用左鍵拖至

4、新建的“untitled”窗口。6）選擇反饋形式。為了形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，需選擇“Math”模塊庫右邊窗口“Sum”圖標，并用鼠標雙擊，將其設置為需要的反饋形式（改變正負號）。7）連接各元件，用鼠標劃線，構成閉環(huán)傳遞函數(shù)。8）運行并觀察響應曲線。用鼠標單擊工具欄中的“”按鈕，便能自動運行仿真環(huán)境下的系統(tǒng)框圖模型。運行完之后用鼠標雙擊“Scope”元件，即可看到響應曲線。三、實驗原理1．比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為其對應的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-3所示。圖1-3比例環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形2．慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為其對應的模擬電路及SIMULINK圖形

5、如圖1-4所示。3．積分環(huán)節(jié)(I)的傳遞函數(shù)為其對應的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-5所示。圖1-4慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形圖1-5積分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形4．微分環(huán)節(jié)(D)的傳遞函數(shù)為其對應的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-6所示。圖1-6微分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形5．比例+微分環(huán)節(jié)（PD）的傳遞函數(shù)為其對應的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-7所示。6．比例+積分環(huán)節(jié)（PI）的傳遞函數(shù)為圖1-7比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲線其對應的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-8所

6、示。圖1-8比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲線四、實驗內容按下列各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，建立相應的SIMULINK仿真模型，觀察并記錄其單位階躍響應波形。1比例環(huán)節(jié)和；2慣性環(huán)節(jié)和3積分環(huán)節(jié)4微分環(huán)節(jié)5比例+微分環(huán)節(jié)（PD）和6比例+積分環(huán)節(jié)（PI）和、五、實驗報告1．畫出各典型環(huán)節(jié)的SIMULINK仿真模型。2.記錄各環(huán)節(jié)的單位階躍響應波形，并分析參數(shù)對響應曲線的影響。3.寫出實驗的心得與體會。六、預習要求1．熟悉各種控制器的原理和結構，畫好將創(chuàng)建的SIMULINK圖形。2．預習MATLAB中SIMULINK的基本使用方法。