实验一典型环节的MATLAB仿真.docx
实验一 典型环节的MATLAB仿真 试验一 典型环节的MATLAB仿真 一、试验目的 1熟识MATLAB桌面和吩咐窗口，初步了解SIMULINK功能模块的运用方法。 2通过视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定性了解各参数改变对典型环节动态特性的影响。 二、SIMULINK的运用 MATLAB中SIMULINK是一个用来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限制系统的模型，进行仿真和调试。 1运行MATLAB软件，在吩咐窗口栏“>>”提示符下键入simulink吩咐，按Enter键或在工具栏单击按钮，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下的Model吩咐，新建一个simulink仿真环境常规模板。 3在simulink仿真环境下，创建所须要的系统。 图1-1 SIMULINK仿真界面 图1-2 系统方框图 以图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“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。 2）变更模块参数。在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可变更传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。 23 3）建立其它传递函数模块。根据上述方法，在不同的simulink的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。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”，将右边窗口中“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simulink下的“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，并用鼠标双击，将其设置为须要的反馈形式（变更正负号）。 7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。 8）运行并视察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“”按钮，便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope”元件，即可看到响应曲线。 三、试验原理 1比例环节的传递函数为 G(s)=-Z2R=-2=-2Z1R1R1=100K,R2=200K 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。 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 Z2R12=-=-Z1R2C1+10.2s+1R2G(s)=-R1=100K,R2=200K,C1=1uf 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-4所示。 3积分环节(I)的传递函数为 G(s)=-Z211=-=-Z1R1C1s0.1sR1=100K,C1=1uf 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。 24 图1-5 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图1-4 惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形 4微分环节(D)的传递函数为 G(s)=-Z2=-R1C1s=-sZ1R1=100K,C1=10uf C2<<C1=0.01uf 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-6所示。 图1-6 微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 5比例+微分环节（PD）的传递函数为 G(s)=-Z2R=-2(R1C1s+1)=-(0.1s+1)Z1R1C2<<C1=0.01uf R1=R2=100K,C1=10uf其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-7所示。 6比例+积分环节（PI）的传递函数为 R2+1Z2C1s1G(s)=-=-=-(1+) R1=R2=100K,C1=10uf Z1R1s 25 图1-7 比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-8所示。 图1-8 比例+积分环节的模拟电路及SIMULINK图形 四、试验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，视察并记录其单位阶跃响应波形。 比例环节G1(s)=1和G1(s)=2； 图1-1 比例环节的模拟电路 惯性环节G1(s)=11和G2(s)= s+10.5s+1 积分环节G1(s)=1s 26 图3-1积分环节的模拟电路 微分环节G1(s)=s 图4-1微分环节的模拟电路 比例+微分环节（PD）G1(s)=s+2和G2(s)=s+1 图5-1比例+微分环节的模拟电路 比例+积分环节（PI）G1(s)=1+1和G2(s)=1+1 s2s 图6-1比例+积分环节的模拟电路 五、心得体会 比例环节G1(s)=1和G1(s)=2； 27 图1-1 比例环节的模拟电路 图1-2 比例环节的仿真图 11 惯性环节G1(s)=和G2(s)= s+10.5s+1 图2-1 惯性环节的模拟电路 28 图2-2 惯性环节的仿真图 积分环节G1(s)=1s 图3-1积分环节的模拟电路 图3-2积分环节的仿真图 4微分环节G(s)=s 1 图4-1微分环节的模拟电路 29 图4-1微分环节的仿真图 5比例+微分环节（PD）G(s)=s+2和G(s)=s+1 图5-1比例+微分环节的模拟电路 图5-2比例+微分环节的仿真图 比例+积分环节（PI）G1(s)=1+1s和G2(s)=1+12s 30 图6-1比例+积分环节的模拟电路 图6-2比例+积分环节的仿真图 心得体会： 通过对一些电路图的仿真，初步了解了SIMULINK功能模块的运用方法，熟识MATLAB桌面和吩咐窗口，同时对各种典型环节响应曲线有了更深刻的理解，初步知道了各参数改变对典型环节动态特性的影响。 31 试验一 典型环节的MATLAB仿真 试验一 典型环节的MATLAB仿真 MATLAB仿真技术试验教案 基于一阶倒立摆的matlab仿真试验 MATLAB试验六SIMULINK交互式仿真 基于Matlab的ASK仿真 能耗制动matlab仿真 基于ADAMS与MATLAB的倒立摆联合仿真试验 MATLAB与限制系统仿真试验报告 MATLAB电路仿真1 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页
