matlab和multisim软件在教学中的应用new

《matlab和multisim软件在教学中的应用new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第26卷第2期2010年5月广东农工商职业技术学院学报JoumalofGuangdongAIBPolytechnicCollegeV01．26No．2May，2010【应用研究】Matlab和Multisim软件在教学中的应用罗旭(广东农工商职业技术学院电子与信息工程系，广东广州510507)摘要：Matlab和Multisim是电气电子类专业应用较多的仿真软件，通过仿真学生可以从不同的角度理解和把握知识点，培养学生的分析和设计能力。该文通过自动控制原理的典型二阶系统时域特性分析实验，说明这两种仿真软件在教学中的具体

2、应用。关键词：Matlab；Multi8im；仿真；自动控制原理；二阶系统中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1009—93lx(2010)02—0079—03一、引言高职院校的教学中实训部分占据很大的比例，实训效果的好坏直接影响到学生的学习效果。近年来，各种仿真软件不断被引入实验教学，如靳天玉⋯等利用Matlab和Multisim的各自优势开发出电子电路教学工具箱。虚拟仪器技术和仿真软件在一定程度上代替了实验室的传统仪器设备和元器件，解决了一些实物电路难以实现的问题，充分发挥了学生的想象力和创造力。本文将简单介绍两

3、款仿真软件：Maltlab和Mul—tisim，将其应用到自动控制原理的典型二阶系统时域分析特性上，并比较两者的仿真结果，说明引入仿真软件对教学的补充作用。二、仿真软件的介绍电子电路领域目前应用较多的软件有Matlab、Multisim、Protel、PSPICE、MAX+plusII等，虚拟仪器技术最著名的是NI公司的Labview，以下仅介绍Matlab和Multisim软件。1．Matlab简介Matlab旧。是美国Mathworks公司推出的高性能数值计算软件，可应用于控制系统设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测

4、等领域，其提供的M语言编程环境与simulink模块能对各种动态系统进行建模、分析和仿真。对于自动控制原理、通信系统等课程，借助于Matlab软件，学生可以观察到系统的动态变化过程，了解系统的输出响应曲线，可以完成一些试验箱不易或无法实现的实验。2．Multisim简介Multisimp3是一个完整的设计工具系统，有丰富的电子元器件库供用户调用组建仿真电路进行实验，支持在线调整元件参数并即刻得到相应仿真结果。Multisim软件可以较好的解决理论教学与实际动手相脱节这一老大难问题，学生可以随时把刚学到的知识进行仿真，而且它对

5、学生的设计内容没有任何限制，这有利于培养学生的创造性思维和创新能力。三、应用举例《自动控制原理》课程要求学生掌握自动控制系统的分析与设计方法，该课程理论性强、抽象，通过实验可加深学生对知识的理解与把握。而典型二阶系统时域特性分析是《自动控制原理》系统分析的基础，以下分别采用Matlab和MuItisim进行仿真、分析和比较。1．Matlab在二阶系统时域分析中的应用典型二阶系统的闭环传递函数如下：妒(s)：婴：丁i≥—1(1)妒【5，5丽2兀夏而o1’其中：f为系统的阻尼系数，∞。是系统的无阻尼自然振荡角频率。利用Matla

6、b仿真，有两种方法：一是利用simu—link建模仿真；二是编写M文件仿真。1．1Simulink仿真方法：令手=o．1581，∞。=31．6228，系统输入为单位阶跃信号。则仿真方框图和仿真结果图分别如图1和图2所示。收稿日期：20lO一0l一25作者简介：罗旭(1978一)，男，广西南宁人，广东农工商职业技术学院电子与信息工程系教师，硕士。万方数据一80一JoumalofGuangdongAIBPolytechnicCollege图lSimulink方框图图3M文件仿真图比较图2和图3，可看出两者基本是一致的。由仿真图(

7、即系统的输出响应曲线)，可以求出系统的调整时间￡，、超调苗盯％、稳态误差e。峰值时间f。、上升时间f，等性能指标，进而分析系统的性能特图2si。。li。k仿真图性，提出改善系统性能的方法。1．2编写M文件仿真，则M代码如下：2·Multisim在二阶系统时域分析中的应用num：[1000]；den：[1lo1000]；g：tf(num，利用Multisim画出典型二阶系统的电路图如图den)；step(g)；则仿真图如图3所示。叶川小。图4典型二阶系统电路图图5典型二阶系统结构图由图4可导出结构框图如图5所示，则该系统的闭环

8、传递函数如下：出)=器=而南面(2)其中：K．=惫，％=R，c∥。=R，c：。恻·愀㈩峨弧手=÷层，

9、K。‰。√丽。仿真参数，如图4中所标注，经过计算后得：f=0．158l和山。=31．6228。运行Mu⋯sim，仿真结果如图6所示。图6Multisim仿真图3．仿真结果的比较使用DVcc