自控实验指导书(仿真)

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1、实验一典型环节的MATLAB仿真一、买验目的1.熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一个用來对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。1.运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按En

2、ter键或在工具栏单击耕按钮，即可进入如图1・1所示的SIMULINK仿真环境下。2.选择File菜单下New卜的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。3.在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。SimulinkTHFileEditViewHelpDQ占EdContinuousDiscontinuitiesDiscreteLook"UpTablesMathOperationsModelVerificationModel-IideUtilitiesPortsASubsystemsSignal

3、AttributesSignalRoutingSinksSourcesUser-DefinedFunction£AerospaceBlockset+1CDMAReferenceBlocksetdu/dtDerivative$Integrator乂y=Ax*Bu=Cx*DuStatQ-Space1TransferFen傲(5)如4)TransportDelayVariableTransportDelayZero~PoleVTransferFen1II2s+1Scope图1-1SIMULINK仿真界而图1-2系统方框图以

4、图1・2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink下的“Continuous”,再将右边窗口中“TransferFen”的图标用左键拖至新建的"untitled”窗口。2）改变模块参数。在simulink仿真环境"untitled"窗口中双击该图标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幕由高到低的系数，数字Z间用空格隔开；设置完成后，选择OK,即完成该模块的设置。3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的simulink的模块库

5、中，建立系统所需的传递两数模块。例：比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。4）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink下的“Source”,将右边窗口i『“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。5）选择输出方式。用鼠标点击simulinkT的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math”模块库右边窗口“Sum”图标，并用鼠标

6、双击，将其设置为需要的反馈形式（改变正负号）。7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。8）运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏屮的按钮，便能自动运行仿真环境卜•的系统框图模型。运行完Z后用鼠标双击“Scope"元件，即可看到响应曲线。三、实验原理1・比例环节的传递函数为G($)/?,=100K,/?2=200K其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。Step图1-3比例环节的模拟电路及SIMULINK图形2.惯性环节的传递函数为G(s)=g+l20.2$+1/?,=100K,/?2=200K,C

7、

8、=uf其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-4所示。2.积分环节（I）的传递函数为応0.15/?,=100/C,C,=uf其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。图1・4惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形R1U1D/A11C1U2A/D1U2A/D1Step>du/dt一DerivativeScope图1・5积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形4•微分环节(D)的传递函数为G(s)=—玉=—&C>=—$R、=100K，G=10"C2«Cx=0.0luf乙其对应的模拟电路及SIMU

9、LINK图形如图1-6所示。C2IIR1C1StepDerivative图1-7比例+微分坏节的模拟电路及SIMULINK图形其对应的模拟屯路及SIMULINK图形如图1-8所示。StepIntegrator图1-8比例+积分环节的模拟电路及SIMULINK图形四、实验内容按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记