計算機建模及仿真

1、-. z.實驗工程名稱：控制系統(tǒng)模型的建立與仿真 實驗學時：4同組學生：實驗地點：實驗日期： 2018.4 實驗成績：批改教師：批改時間：一、實驗目的和要求1. 熟悉MATLAB控制系統(tǒng)工具箱中線性控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型的相關函數(shù)；2.熟悉SIMULINK 模塊庫，能夠使用SIMULINK 進展控制系統(tǒng)模型的建立及仿真。二、實驗儀器和設備1、PC機1臺并安裝MATLAB7.0以上版本。三、實驗過程1. 熟悉線性控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型的相關函數(shù)。1tf ( )函數(shù)可用來輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)該函數(shù)的調用格式為G = tf ( num, den ); 其中num, den 分別為系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分子和分母多

2、項式系數(shù)向量。返回的G 為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)形式。但如果分子或分母多項式給出的不是完全的展開的形式，而是假設干個因式的乘積，則事先需要將其變換為完全展開的形式，兩個多項式的乘積在MATLAB下借用卷積求取函數(shù)conv( )得出，其調用格式為：p=conv(p1,p2)MATLAB還支持一種特殊的傳遞函數(shù)的輸入格式，在這樣的輸入方式下，應該先用s=tf(s)定義傳遞函數(shù)算子，然后用數(shù)學表達式直接輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。請自己通過下面兩個例子來演示和掌握tf ()和s=tf(s)算子這兩種輸入方式。例1設系統(tǒng)傳遞函數(shù) 輸入方式一：num = 1, 5, 3, 2; den = 1, 2, 4, 3, 1;

3、 %分子多項式和分母多項式G = tf ( num, den ) %這樣就獲得系統(tǒng)的數(shù)學模型G輸入方式二：s=tf(s); G=( s3 + 5* s2 + 3* s + 2)/( s4 + 2*s3 + 4* s2 + 3* s + 1)任務一：將以下傳遞函數(shù)分別采用上面兩種輸入方式進展輸入，并截圖記錄。 提示：借助conv( )函數(shù)獲得分子和分母多項式系數(shù)2zpk()函數(shù)可得到控制系統(tǒng)的零極點形式的傳遞函數(shù)該函數(shù)的調用格式為G = zpk ( Z, P,K ) 其中K為系統(tǒng)傳函零極點形式的增益，Z, P 分別為系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點和極點列向量。返回的G 為傳遞函數(shù)形式。例2 設系統(tǒng)傳遞函數(shù)

4、任務二：在MATLAB命令窗口中驗證下面的命令，并截圖記錄。3傳遞數(shù)函的分子、分母多項式系數(shù)，可用tf2zp( )函數(shù)求出傳函的零點向量、極點向量和增益。該函數(shù)的調用格式為 Z, P,K = tf2zp ( num, den ) 傳遞數(shù)函的零點、極點和增益，可用zp2tf ( )函數(shù)求出傳函的分子、分母多項式系數(shù)。該函數(shù)的調用格式為 num, den= zp2tf (Z, P,K)任務三：以為例，練習這兩個函數(shù)的使用，并截圖記錄。任務四：在SIMULINK 環(huán)境下搭建階躍響應時的模型，并用示波器觀測輸出波形，將示波器橫軸終值修改為50，記錄仿真圖及示波器波形并截圖記錄。傳遞函數(shù)形式B零極點形式

5、2. 求圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中K1=10，K2=20。3. 系統(tǒng)狀態(tài)空間模型為：求其零極點模型。4. 系統(tǒng)的零極點增益模型如下：求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型和狀態(tài)空間模型。 四、實驗結果與分析1、寫出控制系統(tǒng)的幾種傳遞函數(shù)模型，它們之間是如何互相轉換的？Gs=C(s)/R(s) =(b1Sm+b2Sm-1+bm)/(a1Sn+a2Sn-1+an) =num(s)/den(s)在MATLAB中，用函數(shù)命令tf( )來建立控制系統(tǒng)的傳函模型，或者將零極點增益模型、狀態(tài)空間模型轉換為傳函模型。tf( )函數(shù)命令的調用格式為：圓括號中的逗號不能用空格來代替 sys = tf(num,den)G=tf (nu

6、m,den )其中，函數(shù)的返回變量sys或G 為連續(xù)系統(tǒng)的傳函模型；函數(shù)輸入?yún)⒘縩um和den分別為系統(tǒng)的分子分母多項式的系數(shù)向量。conv()函數(shù)為標準的MATLAB函數(shù)，用來求取2個向量的卷積,多項式乘法也可用此函數(shù)來計算。conv()函數(shù)允許任意地多層嵌套，從而表示復雜的計算。2、說說你在使用MTALB軟件進展控制系統(tǒng)建模與仿真過程中所遇到的問題和解決的方法。(不少于50字)在本次實驗中，我加深了對此軟件的認識，了解其在自動控制中的重要作用。通過從此次實驗的鍛煉，提高了自己的動手能力和自我學習能力。不懂時會查書籍和問題討論。努力鍛煉我對于這個軟件的運用能力跟理解能力。實驗工程名稱： 復雜

7、系統(tǒng)的仿真實驗學時： 8 同組學生：實驗地點： C304 實驗日期：2018.5 實驗成績：批改教師：批改時間：一、實驗目的和要求1. 能夠結合根據(jù)本專業(yè)問題建立一個復雜系統(tǒng)的模型；2. 能夠使用SIMULINK工具進展復雜系統(tǒng)模型的建立及仿真。二、實驗儀器和設備1、PC機1臺并安裝MATLAB7.0以上版本。三、實驗過程1、同步發(fā)電機的原理及短路分析的建模與仿真；2、單相半波可控整流電路的建模與仿真；3、單相橋式全控整流電路建模與仿真；4、三相半波可控整流電路建模與仿真；5、三相半波有源逆變電路建模與仿真；6、三相橋式半控整流電路建模與仿真。單相半波可控整流電路的建模與仿真:電路圖如下：1、

8、對模型參數(shù)做適當設置如下：1對series RLC branch模型，設R=1, L=0H, C=inf電阻負載2對detailed thyristor模型，設Ron=0.001, Lon=0H,Vf=0.8V,Ic=0A,I1(擎住電流)=0A,Tq(關斷時間)=0s，Rs=10,Ls=250e-9.(注：Il和Tq設為零，是為了提高工作速度)3對AC voltage source模型，幅值=100V，初相位=0度，頻率=50Hz。4對pulse generator模型，幅值=10V，周期=0.02s，脈寬占整個周期=20%，相位延遲=1/50*60/360s=1/300s即觸發(fā)角=60度5

9、對detailed thyristor模型，其有個m輸出端，該端口可以用來測量晶閘管上的電壓和電流。2、設置仿真參數(shù)：在simulatiom菜單下用configuration parameters命令翻開仿真參數(shù)對話框.在對話框中設置開場時間0s和終止時間0.08s,選擇ode23tb算法，其他參數(shù)保持默認值.將負載參數(shù)改為R=, L=0.001H, C=inf電感負載，得波形如下:4、將負載參數(shù)改為R=8, L=0.07H, C=inf阻感負載,并接有續(xù)流二極管(續(xù)流管參數(shù)同晶閘管參數(shù)),增加一個電流測量裝置用于測量負載電流,模型和波形如以下圖所示:四、實驗結果與分析1、寫出你在遇見書本上沒有的Simulink仿真模塊，自己如何學習其使用的？首先是跟同學們交流，然后查閱資料，上網(wǎng)搜索相關容，理解并