華中科技大學matlabsimulink實驗

1、實驗報告實驗項目名稱 Simulink熟悉及其應用 所屬課程名稱 系統(tǒng)仿真與matlab 實 驗 日 期 2012-10-25 班 級 學 號 姓 名 成 績 實驗概述：【實驗目的及要求】本部分的目的在于學習matlab中有關simulink的正確使用及其應用，包括：simulink的基本使用、模型的建立、模型的復制剪切粘貼、命名等、線的基本使用、子系統(tǒng)的建立、屬性的設置、參數(shù)的設置與應用、simulink仿真運行參數(shù)的設置等。通過該實驗，要求能夠做到不查參考書，能熟練編寫基本的simulink應用?！緦嶒灜h(huán)境】（使用的軟件）微機Windows XP Matlab 7.0實驗內容：1 建立如圖

2、1所示系統(tǒng)結構的Simulink模型，并用示波器(Scope)觀測其單位階躍和斜坡響應曲線。圖 1解：模型為：輸入為單位階躍：單位階躍響應曲線為：輸入為斜坡模型：斜坡響應曲線：2 建立如圖2所示PID控制系統(tǒng)的Simulink模型，對系統(tǒng)進行單位階躍響應仿真，用plot函數(shù)繪制出響應曲線。其中10，3，2。要求PID部分用subsystem實現(xiàn)，參數(shù)、通過subsystem參數(shù)輸入來實現(xiàn)。圖 2解：Simulink模型為：PID控制器子系統(tǒng)內部模型：響應曲線：使用plot函數(shù)繪制單位階躍響應曲線： 3 建立如圖3所示控制系統(tǒng)的Simulink模型，并用示波器(Scope)觀測其單位階躍響應曲線

3、。圖3解：Simulink模型為：單位階躍響應為：4 建立如圖4所示非線性控制系統(tǒng)的Simulink模型并仿真，用示波器觀測c()值，并畫出其響應曲線。圖 4解：Simulink模型為：C(t)響應曲線： 5圖5所示為簡化的飛行控制系統(tǒng)、試建立此動態(tài)系統(tǒng)的simulink模型并進行簡單的仿真分析。其中，系統(tǒng)輸入input為單位階躍曲線，。圖5具體要求如下：(1)采用自頂向下的設計思路。(2)對虛線框中的控制器采用子系統(tǒng)技術。(3)用同一示波器顯示輸入信號input與輸出信號output。(4)輸出數(shù)據(jù)output到MATLAB工作空間，并繪制圖形。解：Simulink模型為：子系統(tǒng)為：示波器觀

4、察input信號（黃色）和output信號（紫色）：在命令窗口輸入指令plot(tout,simout),得到以下波形：6 圖6所示為彈簧質量阻尼器機械位移系統(tǒng)。請建立此動態(tài)系統(tǒng)的Simulink仿真模型，然后分析系統(tǒng)在外力F(t)作用下的系統(tǒng)響應(即質量塊的位移y(t)。其中質量塊質量m=5kg，阻尼器的阻尼系數(shù)f=0.5，彈簧的彈性系數(shù)K5；并且質量塊的初始位移與初始速度均為0。說明：外力F(t)由用戶自己定義，目的是使用戶對系統(tǒng)在不同作用下的性能有更多的了解。圖6彈簧質量阻尼器機械位移系統(tǒng)示意圖提示：(1)首先根據(jù)牛頓運動定律建立系統(tǒng)的動態(tài)方程，如下式所示： (2)由于質量塊的位移未知，

5、故在建立系統(tǒng)模型時使用積分模塊Integrator對位移的微分進行積分以獲得位移，且積分器初估值均為0。為建立系統(tǒng)模型將系統(tǒng)動態(tài)方程轉化為如下的形式： 然后以此式為核心建立系統(tǒng)模型。解：將已知數(shù)據(jù)代入微分方程得：Simulink模型為：三種作用下的輸出分別為取F為幅值100、頻率100hz的正弦信號，用示波器觀測位移的波形，也為正弦波【小結】通過本次simulink仿真我學會simulink軟件的使用，我對simulink建模有了更深入的了解。實驗內容都相對比較簡單，但在實驗過程中由于一些很細微的知識點的遺漏，導致建模遇到了一些困難，比如一些比例環(huán)節(jié)剛開始就選錯成常數(shù)模塊，導致錯誤的發(fā)生。由于

6、對一些知識點的掌握不夠牢固，實驗過程中只能通過查找書本來回顧這些知識點，所以在實驗過程中我認識到了自己的不足，幸運的是實驗也很好地幫助我回顧了知識點。今后要繼續(xù)努力學習相應的知識。本次實驗達到了本次上機實驗的目的：熟悉simulink的基本使用、模型的建立、模型的復制剪切粘貼、命名等、線的基本使用、子系統(tǒng)的建立、屬性的設置、參數(shù)的設置與應用、simulink仿真運行參數(shù)的設置等。同時，通過實驗我歸納出仿真建模的基本步驟： 1.確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)或微分方程，確定基本模塊； 2.選取并連接基本模塊，設置相關參數(shù)，組合構成系統(tǒng)； 3.添加輸入信號和輸出觀測模塊； 4.設置仿真分析參數(shù)，包括仿真時間設置，仿真求解算法選取； 5.觀察仿真波形。當然，通過這次試驗，已經(jīng)能夠簡單的使用Simulink，但要解決稍復雜的問題