青岛理工大学控制系统仿真实验报告.docx
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1、青岛理工大学控制系统仿真实验报告青岛理工高校限制系统仿真试验报告 本文关键词:青岛,限制系统,理工高校,仿真,试验青岛理工高校限制系统仿真试验报告 本文简介:青岛理工高校自动化工程学院试验报告课程:限制系统仿真专业自动化班级121姓名小星星学号202228122指导老师:赵宏才时间:2022年10月19日10月28日书目试验一MATLAB环境的熟识与基本运算1试验二MATLAB语言的程序设计青岛理工高校限制系统仿真试验报告 本文内容:青岛理工高校自动化工程学院试验报告课程:限制系统仿真专业自动化班级121姓名小星星学号202228122指导老师:赵宏才时间:2022年10月19日10月28日目
2、录试验一MATLAB环境的熟识与基本运算1试验二MATLAB语言的程序设计6试验三MATLAB的图形绘制9试验四采纳SIMULINK的系统仿真14试验五限制系统的频域与时域分析17试验六限制系统PID校正器设计法23试验一MATLAB环境的熟识与基本运算一、试验时间及地点:试验时间:2022.10.19上午8:309:30试验地点:黄岛老校区计算中心二、试验目的:1熟识MATLAB开发环境2驾驭矩阵、变量、表达式的各种基本运算三、试验内容:1、新建一个文件夹(自己的名字命名,在机器的最终一个盘符)2、启动MATLAB6.5,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。3、保存,关闭对话框4、学习
3、运用help吩咐,例如在吩咐窗口输入helpeye,然后依据帮助说明,学习运用指令eye(其它不会用的指令,依照此方法类推)5、学习运用clc、clear,视察commandwindow、commandhistory和workspace等窗口的改变结果。6、初步程序的编写练习,新建M-file,保存(自己设定文件名,例如exerc1、exerc2、exerc3),学习运用MATLAB的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。留意:每一次M-file的修改后,都要存盘。练习A:(1)helprand,然后随机生成一个26的数组,视察commandwindow、commandhi
4、story和workspace等窗口的改变结果(2)学习运用clc、clear,了解其功能和作用(3)输入一个2维数值数组,体会标点符号的作用(空格和逗号的作用)。(4)一维数组的创建和寻访,创建一个一维数组(18)X,查询X数组的第2个元素,查询X数组的第3个元素到第6个元素,查询X数组的第5个元素到最终一个元素,查询X数组的第3、2、1个元素,查询X数组中5元素,将X数组的第2个元素重新赋值为111,实例expm1。(5)二维数组的创建和寻访,创建一个二维数组(48)A,查询数组A第2行、第3列的元素,查询数组A第2行的全部元素,查询数组A第6列的全部元素,查询数组A按列拉长形成新的数组B
5、(18),查询数组A按行拉长形成新的数组C(18),以全元素赋值的方式对数组A赋值。(6)两种运算指令形式和实质内涵的比较。设有3个二维数组A24,B24,C22,写出全部由2个数组参加的合法的数组运算和矩阵指令(7)学习运用表8列的常用函数(通过help方法)(8)学习运用表9数组操作函数(9)学习字符串的创建,a=Thisisanexample.串数组的大小size(a)串数组的元素标识a14=a(1:4)ra=a(end:-1:1)对字符串ASCLL码的数组操作w=find(a=a34%输入一个二维数组ans=12341,2;3,4%将空格改为逗号效果一样ans=1234a=1234;5
6、678;b=a(2:2,3:4)%逗号前面是行,后面是列,冒号前后的数表示所选范围b=78eye(3)%产生单位矩阵ans=100010001magic(3)%产生魔方矩阵ans=816357492flipud(ans)%以数组“水平中线”为对称轴,交换上下对称位置上的元素ans=492357816rot90(ans)%逆时针旋转数组90ans=276951438a=helloa=hellob=size(a)%字符串a的大小为1x5b=15symsxypkabc%创建符号对象e1=x2*a*c*y+a*p*x2+b*p*x+c*k*y+k*p%创建函数吩咐e1=k*p+a*p*x2+c*k*y
7、+b*p*x+a*c*x2*ye2=c*y+pe2=p+c*ye1/e2ans=(k*p+a*p*x2+c*k*y+b*p*x+a*c*x2*y)/(p+c*y)a=12a=12c=reshape(a,2,1)%变更数组a的行数和列数c=12五、试验结果及探讨1.熟识了MATLAB的基本软件操作。2.通过本次试验熟识了MATLAB的开发环境驾驭了矩阵、变量、表达式的各种运算了解了*与.*、/与/、与.等区分以及肯定值、开方e的阶乘、正弦、正切的运算的符号。3.让我明白了MATLAB的好用性。试验二MATLAB语言的程序设计一、试验时间及地点:试验时间:2022.10.19上午8:309:30试
8、验地点:黄岛老校区计算中心二、试验目的:1、熟识MATLAB程序编辑与设计环境2、驾驭各种编程语句语法规则及程序设计方法3、函数文件的编写和设计4、了解和熟识跨空间变量传递和赋值三、试验内容:练习A1、熟识MATLAB程序编辑与设计环境2、用for循环语句实现求1100的和3、用for循环语句实现编写一个求阶乘的函数文件练习B思索题4、已知一维数组、,用for循环语句实现。求和函数可用5、(1)编写求解一维数组平均值的函数文件。(2)编写求解二维数组平均值的函数文件。四、试验操作过程(试验说明)1用for循环语句实现求1100的和,函数名为theSec().程序:a=0;fori=1:100a
9、=i+a;endfprintf(%d/n,a)执行结果:theSec%求1100的和50502用for循环语句实现编写一个求阶乘的函数文件,函数名为jiex(x).程序:functionjiex(x)a=1;fori=1:xa=a*i;endfprintf(%d/n,a)执行结果:jiex(4)%求4的阶乘243.已知一维数组、,用for循环语句实现。求和,函数名用ABsum()程序:functiony=ABsum()a=2,4,5,8,10;b=4,9,6,7,4;n=5;sum=0;fori=1:nsum=sum+a(1,i)*b(1,n-i+1);endy=sum;执行结果:ABsum(
10、)ans=1784.编写求解随意数组平均值的函数文件,函数名为avg(f).程序:functiony=avg(f)m,n=size(f);sum=0;fori=1:mforj=1:nsum=sum+f(i,j);endendy=sum/(m*n);执行结果:a=1,2,3,4;5,6,7,8%定义一个数组a=12345678avg(2*a)%求数组2*a的平均值ans=9五、试验结果及探讨1.编程语句:循环语句有for循环和while循环,我习惯运用for循环,运用格式如下:for循环变量=表达式1(初值):表达式2(增量):表达式3(终值)循环语句组end条件推断语句if语句格式为:if表达
11、式执行语句end试验三MATLAB的图形绘制一、试验时间及地点:试验时间:2022.10.21上午8:309:30试验地点:黄岛老校区计算中心二、试验目的:1、学习MATLAB图形绘制的基本方法;2、熟识和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令;3、熟识驾驭利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面,并添加图形的各种标注;4、驾驭plot、subplot的指令格式和语法。三、试验内容:练习A【1】二维曲线绘图基本指令演示。t=(0:pi/50:2*pi);k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(t,Y)plot指令基本操作演示【2】用图形表示连续调制波形及其包络线。t=
12、(0:pi/100:pi);y1=sin(t)*1,-1;y2=sin(t).*sin(9*t);t3=pi*(0:9)/9;y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo)axis(0,pi,-1,1)【3】通过绘制二阶系统阶跃响应,综合演示图形标识。本例比较综合,涉及的指令较广。请耐性读、实际做、再看例后说明,定会有匪浅收益。clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t);tt=t(find(abs(y-1)0.05);ts=max(tt);plot(t,y,r-,LineWidth
13、,3)axis(-inf,6*pi,0.6,inf)set(gca,Xtick,2*pi,4*pi,6*pi,Ytick,0.95,1,1.05,max(y)gridontitle(/ity=1-e-/alphatcos/omegat)text(13.5,1.2,/fontsize12/alpha=0.3)text(13.5,1.1,/fontsize12/omega=0.7)holdon;plot(ts,0.95,bo,MarkerSize,10);holdoffcell_string1=/fontsize12/uparrow;cell_string2=/fontsize16/fontnam
14、e隶书镇静时间;cell_string3=/fontsize6;cell_string4=/fontsize14/rmt_s=num2str(ts);text(ts,0.85,cell_string)xlabel(/fontsize14/bft/rightarrow)ylabel(/fontsize14/bfy/rightarrow)二阶阶跃响应图的标识四、试验操作过程(试验说明)1.二维曲线绘图基本指令演示:t=(0:pi/50:2*pi);k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(t,Y)执行结果:(图3-1)图3-12.用图形表示连续调制波形及其包络线:t=(0:pi/10
15、0:pi);y1=sin(t)*1,-1;y2=sin(t).*sin(9*t);t3=pi*(0:9)/9;y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo)axis(0,pi,-1,1)执行结果:(图3-2)图3-23.通过绘制二阶系统阶跃响应,综合演示图形标识:clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t);tt=t(find(abs(y-1)0.05);ts=max(tt);plot(t,y,r-,LineWidth,3)axis(-inf,6*pi,0.6,inf)set(gca
16、,Xtick,2*pi,4*pi,6*pi,Ytick,0.95,1,1.05,max(y)gridontitle(/ity=1-e-/alphatcos/omegat)text(13.5,1.2,/fontsize12/alpha=0.3)text(13.5,1.1,/fontsize12/omega=0.7)holdon;plot(ts,0.95,bo,MarkerSize,10);holdoffcell_string1=/fontsize12/uparrow;cell_string2=/fontsize16/fontname隶书镇静时间;cell_string3=/fontsize6;c
17、ell_string4=/fontsize14/rmt_s=num2str(ts);text(ts,0.85,cell_string)xlabel(/fontsize14/bft/rightarrow)ylabel(/fontsize14/bfy/rightarrow)执行结果:(图3-3)图3-3五、试验结果及探讨1,通过这次试验,我学会了MATLAB图形绘制的基本方法,驾驭了MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令,而且还懂得了利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面,并添加图形的各种标注。2,感觉到了MATLAB的强大,而且很好用。试验四采纳SIMULINK的系统仿真一、试验时间及地
18、点:试验时间:2022.10.21上午8:309:30试验地点:黄岛老校区计算中心二、试验目的:1、熟识SIMULINK工作环境及特点2、驾驭线性系统仿真常用基本模块的用法3、驾驭SIMULINK的建模与仿真方法4、子系统的创建和封装设计1、试验内容:练习A1、SIMULINK仿真实际应用,建立双环调速的电流环系统的方框图模型,模型参数设为Ks=44;Ts=0.00167;Ta=0.017;R=1;Tm=0.075;Ce=0.1925;Kt=0.01178;T1=0.049;T2=0.088,(1)在Simulink集成环境下建立模型,在给定信号作用点处输入单位给定阶跃响应信号,0.3秒后在扰
19、动信号点输入单位阶跃响应信号。并绘制相应的响应曲线(2)计算仿真结果的超调量、上升时间、调整时间、稳态误差。(3)设计PID调整器替代图中的比例积分调整器,调整,用使系统满意超调量15%,上升时间0.3s,调整时间0.4s的要求。(4)要求对加入的PID限制器封装成一个模块运用封装步骤1创建子系统封装步骤2封装子系统封装步骤3设置参数封装步骤4修改和设计模块图标四、试验操作过程(试验说明)1.画出双环调速的电流环系统的方框图模型,并在Simulink集成环境下建立模型:(图4-1)图4-12.绘制相应的响应曲线:(图4-2)图4-2五、试验结果及探讨1、SIMULINK的基本操作:1)启动SI
20、MULINK软件包:可以在MATLAB吩咐窗口键入“SIMULINK”吩咐,回车后将弹出SIMULINK图形库阅读器(SIMULINKLIBRARYBREWSER)界面,也可以选择“SIMULINKLIBRARYBREWSER”同样可以打开该界面;2)SIMULINK用户接口:SIMULINK仿真模型编译器界面有菜单栏、工具栏、状态栏等,通过这些接口可以调整仿真运行时间,仿真模式等,可以查看仿真运行进度等信息。3)构建SIMULINK框图:用鼠标将模块库中的所需的模块拖至系统模型中,然后添加连线将各个模块连接起来,模型中可以包含WORKSPACE中已定义的变量;4)运行:点击仿真模型编译器界面
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