實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真.doc

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1、.實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．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(guò)觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號(hào)作用下的動(dòng)態(tài)特性，加深對(duì)各典型環(huán)節(jié)響應(yīng)曲線(xiàn)的理解。3．定性了解各參數(shù)變化對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響。二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行仿真和調(diào)試。1．運(yùn)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(jìn)入如圖1-1所示的SIMULINK仿真環(huán)境

2、下。2．選擇File菜單下New下的Model命令，新建一個(gè)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(shuō)明基本設(shè)計(jì)步驟如下：1）進(jìn)入線(xiàn)性系統(tǒng)模塊庫(kù)，構(gòu)建傳遞函數(shù)。點(diǎn)擊simulink下的“Continuous”Word文檔.，再將右邊窗口中“TransferFen”的圖標(biāo)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(biāo)，即可改變傳遞函數(shù)。其中方括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別為傳遞函數(shù)的分子、分母各次冪由高到低的系數(shù)，

3、數(shù)字之間用空格隔開(kāi)；設(shè)置完成后，選擇OK，即完成該模塊的設(shè)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(kù)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(biāo)。4）選取階躍信號(hào)輸入函數(shù)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的“Source”，將右邊窗口中“Step”圖標(biāo)用左鍵拖至新建的“untitled”窗口，形成一個(gè)階躍函數(shù)輸入模塊。5）選擇輸出方式。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的“Sinks”，就進(jìn)入輸出方式模塊庫(kù)，通常選用“Scope”的示波器圖標(biāo)，將其用左鍵拖至新建的“untitled”窗口。6）選擇反饋形式。為了形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，需

4、選擇“Math”模塊庫(kù)右邊窗口“Sum”圖標(biāo)，并用鼠標(biāo)雙擊，將其設(shè)置為需要的反饋形式（改變正負(fù)號(hào)）。7）連接各元件，用鼠標(biāo)劃線(xiàn)，構(gòu)成閉環(huán)傳遞函數(shù)。8）運(yùn)行并觀察響應(yīng)曲線(xiàn)。用鼠標(biāo)單擊工具欄中的“”按鈕，便能自動(dòng)運(yùn)行仿真環(huán)境下的系統(tǒng)框圖模型。運(yùn)行完之后用鼠標(biāo)雙擊“Scope”元件，即可看到響應(yīng)曲線(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)原理1．比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為其對(duì)應(yīng)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Word文檔.2．慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-4所示。3．積分環(huán)節(jié)(I)的傳遞函數(shù)為其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1

5、-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(duì)應(yīng)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Word文檔.5．比例+微分環(huán)節(jié)（PD）的傳遞函數(shù)為其對(duì)應(yīng)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(xiàn)其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-8所示。圖1-8比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲線(xiàn)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按下列各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，建立

6、相應(yīng)的SIMULINK仿真模型，觀察并記錄其單位階躍響應(yīng)波形。①比例環(huán)節(jié)和；Word文檔.圖2-1比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖2-2比例環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型①慣性環(huán)節(jié)和圖3-1慣性環(huán)節(jié)模擬電路Word文檔.圖3-2慣性環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型①積分環(huán)節(jié)圖4-1積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖4-2積分環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型②微分環(huán)節(jié)Word文檔.圖5-1微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖5-2微分環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型①比例+微分環(huán)節(jié)（PD）和圖6-1比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路Word文檔.圖6-2比例+微分SIMULINK仿真模型①比例+積分環(huán)節(jié)（PI）和圖7-1比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路Word文檔.圖

7、7-2比例+積分SIMULINK仿真模型五、心得體會(huì)通過(guò)這次接觸MATLAB,真正的體會(huì)到了它強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算功能，以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化、人際智能交互能力。該工具主要處理以傳遞函數(shù)為主要特征的經(jīng)典控制和以狀態(tài)空間為主要特征的現(xiàn)代控制中的主要問(wèn)題，它能夠使圖形生動(dòng)形象的展現(xiàn)給我們，使理解更深刻。Word文檔