自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(實(shí)驗(yàn)四)

1、實(shí)驗(yàn)四 自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校正仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)可在真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行，亦可在模型上進(jìn)行仿真。真實(shí)系統(tǒng)需要物理環(huán)境和實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器，按實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；仿真實(shí)驗(yàn)是利用模型(物理的或數(shù)學(xué)的)進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究的實(shí)驗(yàn)。MATLAB提供的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真工具包SIMULINK，提供了一般控制系統(tǒng)所需的模塊和用戶(hù)創(chuàng)建模塊功能，允許用戶(hù)用框圖的形式搭建任意系統(tǒng)并進(jìn)行仿真，是控制系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)的重要手段，在控制系統(tǒng)的仿真中獲得了廣泛的應(yīng)用。一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解MATLAB數(shù)學(xué)仿真工具包SIMULINK 2學(xué)習(xí)SIMULINK在自動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真應(yīng)用3研究串聯(lián)校正對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性及過(guò)渡過(guò)程的影響 二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)原理

2、1Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真方法1）安裝并啟動(dòng)MATLAB2）啟動(dòng)Simulink進(jìn)入仿真環(huán)境 單擊MATLAB Command窗口工具條上的Simulink圖標(biāo)，或者在MATLAB命令窗口輸入simulink，即彈出圖示的模塊庫(kù)窗口界面(Simulink Library Browser)。該界面右邊的窗口給出Simulink所有的子模塊庫(kù)。每個(gè)子模塊庫(kù)中模塊可直接用于建立系統(tǒng)的Simulink框圖模型。3）打開(kāi)空白模型窗口用來(lái)建立系統(tǒng)的仿真模型MATLAB主界面中選擇【File:New®Model】菜單項(xiàng)；所打開(kāi)的空白模型窗口如圖所示 4）將模塊庫(kù)的相應(yīng)模塊復(fù)制到該窗口，通過(guò)相應(yīng)

3、的連接可建立Simulink仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖l 在Simulink模型或模塊庫(kù)窗口內(nèi)，用鼠標(biāo)左鍵單擊所需模塊圖標(biāo)，按住鼠標(biāo)左鍵不放并移動(dòng)鼠標(biāo)至目標(biāo)模型窗口指定位置，釋放鼠標(biāo)即完成模塊拷貝，用鼠標(biāo)選中模塊按Del鍵即可刪除，選取菜單FormatRotateBlock，可使模塊旋轉(zhuǎn)90°。l 用鼠標(biāo)雙擊指定模塊圖標(biāo)，打開(kāi)模塊對(duì)話(huà)框，根據(jù)對(duì)話(huà)框欄目中提供的信息進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或修改。例如雙擊模型窗口的傳遞函數(shù)模塊，彈出圖示對(duì)話(huà)框，在對(duì)話(huà)框中分別輸入分子、分母多項(xiàng)式的系數(shù)，點(diǎn)擊OK鍵，完成該模型的設(shè)置，如右下圖所示：l 模塊的連接模塊之間的連接是用連接線(xiàn)將一個(gè)模塊的輸出端與另一模塊的輸入端連接起來(lái)

4、；也可用分支線(xiàn)把一個(gè)模塊的輸出端與幾個(gè)模塊的輸入端連接起來(lái)。連接線(xiàn)生成是將鼠標(biāo)置于某模塊的輸出端口(顯一個(gè)十字光標(biāo)) ，按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)置另一模塊的輸入端口即可。 分支線(xiàn)則是將鼠標(biāo)置于分支點(diǎn)，按下鼠標(biāo)右鍵，其余同上。5). 系統(tǒng)仿真l 設(shè)置仿真參數(shù)在模型窗口選取菜單【Simulation: Parameters】,彈出 “Simulation Parameters” 對(duì)話(huà)框，設(shè)置仿真參數(shù)，然后按【OK】即可；l 系統(tǒng)仿真在模型窗口選取菜單【Simulation: Start】，仿真開(kāi)始，至設(shè)置的仿真終止時(shí)間，仿真結(jié)束。若在仿真過(guò)程中要中止仿真，可選擇【Simulation: Stop】菜單

5、。2 串聯(lián)超前校正仿真實(shí)驗(yàn)圖4-1校正前仿真系統(tǒng)圖 圖4-2串聯(lián)超前校正后仿真系統(tǒng)圖按圖3-2所示系統(tǒng)框圖在MATLAB中建立如圖4-1校正前仿真系統(tǒng)圖，校正前傳遞函數(shù)；圖4-2校正后仿真系統(tǒng)圖，校正后設(shè)置傳遞函數(shù)外施階躍信號(hào)，打開(kāi)示波器顯示，記錄輸出信號(hào)波形，超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間。3 串聯(lián)滯后校正仿真實(shí)驗(yàn)按圖3-5所示系統(tǒng)框圖在MATLAB中建立如圖4-3校正前仿真系統(tǒng)圖，校正前傳遞函數(shù)；圖4-4校正后仿真系統(tǒng)圖，校正后設(shè)置傳遞函數(shù)。圖4-3校正前仿真系統(tǒng)圖圖4-4串聯(lián)滯后校正仿真系統(tǒng)圖外施階躍信號(hào)，打開(kāi)示波器顯示，記錄輸出信號(hào)波形，超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間。4 串聯(lián)超前滯后校正仿真實(shí)驗(yàn)按圖3-5所示系

6、統(tǒng)框圖在MATLAB中建立如圖4-5校正前仿真系統(tǒng)圖，校正前傳遞函數(shù)；圖4-6校正后仿真系統(tǒng)圖，校正后設(shè)置傳遞函數(shù) 圖4-5 校正前仿真系統(tǒng)圖圖4-6串聯(lián)超前滯后校正仿真系統(tǒng)圖外施階躍輸入信號(hào)，打開(kāi)示波器顯示，記錄輸出信號(hào)波形，超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間。三、實(shí)驗(yàn)步驟1 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在桌面雙擊圖標(biāo)MATLAB運(yùn)行軟件。2 啟動(dòng)Simulink進(jìn)入仿真環(huán)境：?jiǎn)螕鬗ATLAB Command窗口工具條上的Simulink圖標(biāo)，或者在MATLAB命令窗口輸入simulink3根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立系統(tǒng)的仿真模型：選擇【File:New®Model】菜單項(xiàng)，打開(kāi)空白模型窗口，將模塊庫(kù)的相應(yīng)模塊復(fù)制到該窗口，

7、通過(guò)相應(yīng)的連接可建立Simulink仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 復(fù)制模塊：打開(kāi)continous 模塊庫(kù)，分別選擇輸入模塊（），傳遞函數(shù)模塊（），比較環(huán)節(jié)，輸出模塊（）至目標(biāo)模型窗口指定位置，選取菜單FormatRotateBlock，可使模塊旋轉(zhuǎn)90°。模塊連接：拖動(dòng)鼠標(biāo)，從模塊的輸出端口至另一模塊的輸入端口。模塊參數(shù)： 打開(kāi)相應(yīng)模塊對(duì)話(huà)框，根據(jù)對(duì)話(huà)框欄目中提供的信息進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或修改。輸入模塊為單位階躍，傳遞函數(shù)參數(shù)相應(yīng)根據(jù)仿真系統(tǒng)修改。例如：，則分母多項(xiàng)式為0.3 6.05 1 ，分子多項(xiàng)式為1.08 8.1 6 4系統(tǒng)仿真 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建立系統(tǒng)的仿真模型后選取菜單【Simulation: Start】，仿真開(kāi)始，至設(shè)置的仿真終止時(shí)間，仿真結(jié)束。打開(kāi)示波器顯示，記錄輸出信號(hào)波形，超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 記錄校正前后實(shí)驗(yàn)波形， 給出校正前后的p和ts2 繪制校正前后的Bode圖，并從圖上查出兩種情況下的相位穩(wěn)定裕量和c截止頻