實(shí)驗(yàn)一 典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真

實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真一■實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模塊的使用方法。通過(guò)觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號(hào)作用下的動(dòng)態(tài)特性，加深對(duì)各典型環(huán)節(jié)響應(yīng)曲線(xiàn)的理解。定性了解各參數(shù)變化對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響。二SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。利用SIMULINK功能模塊可以快速的建立控制系統(tǒng)的模型，進(jìn)行仿真和調(diào)試。運(yùn)行MATLAB軟件，在命令窗口欄">>”提示符下鍵入simulink命令，按Enter鍵或在工具欄單擊1按鈕，即可進(jìn)入如圖1-1所示的SIMULINK仿真環(huán)境下。選擇File菜單下New下的Model命令，新建一個(gè)simulink仿真環(huán)境常規(guī)模板。stishlsIr-srispoirtD乩泗在stishlsIr-srispoirtD乩泗Sirraili-nk%B回~|Di3coaiiW=AxrBu叮三W=AxrBu叮三Csi-Du姓|r^blQE■■■|^>||MathOpbratlodi留ModelVeriftcation…圣|此農(nóng)L華夫Utilitic5冬IParts4.sysiISISignalMtiLbutts…好|SignalKaullng??刻Sinks■-2?|SourcesUse]■-Hetine1FtuwI:圖1-2系統(tǒng)方框圖，BlocksttbCDMARfifAtTMlCbSIDCkEbt圖1-1SIMULINK仿真界面以圖圖1-2系統(tǒng)方框圖1）進(jìn)入線(xiàn)性系統(tǒng)模塊庫(kù)，構(gòu)建傳遞函數(shù)。點(diǎn)擊simulink下的"Continuous”，再將右邊窗口中“TransferFen"的圖標(biāo)用左鍵拖至新建的“untitled"窗口。2）改變模塊參數(shù)。在simulink仿真環(huán)境“untitled"窗口中雙擊該圖標(biāo)，即可改變傳遞函數(shù)。其中方括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別為傳遞函數(shù)的分子、分母各次幕由高到低的系數(shù)，數(shù)字之間用空格隔開(kāi)；設(shè)置完成后，選擇OK，即完成該模塊的設(shè)置。

3）建立其它傳遞函數(shù)模塊。按照上述方法，在不同的simulink的模塊庫(kù)中，建立系統(tǒng)所需的傳遞函數(shù)模塊。例：比例環(huán)節(jié)用“Math”右邊窗口“Gain”的圖標(biāo)。4）選取階躍信號(hào)輸入函數(shù)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的"Source”，將右邊窗口中“Step”圖標(biāo)用左鍵拖至新建的“untitled"窗口，形成一個(gè)階躍函數(shù)輸入模塊。5）選擇輸出方式。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的“Sinks”，就進(jìn)入輸出方式模塊庫(kù)，通常選用“Scope”的示波器圖標(biāo)，將其用左鍵拖至新建的“untitled”窗口。6）選擇反饋形式。為了形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，需選擇“Math”模塊庫(kù)右邊窗口“Sum”圖標(biāo)，并用鼠標(biāo)雙擊，將其設(shè)置為需要的反饋形式（改變正負(fù)號(hào)）。7）連接各元件，用鼠標(biāo)劃線(xiàn)，構(gòu)成閉環(huán)傳遞函數(shù)。8）運(yùn)行并觀察響應(yīng)曲線(xiàn)。用鼠標(biāo)單擊工具欄中的“卜”按鈕，便能自動(dòng)運(yùn)行仿真環(huán)境下的系統(tǒng)框圖模型。運(yùn)行完之后用鼠標(biāo)雙擊"Scope”元件，即可看到響應(yīng)曲線(xiàn)。三,實(shí)驗(yàn)原理比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=——2=——2=—2R=100K,R=200KZ1%12其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-3所示。圖1-3比例環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為R1=100K,R2=200K,C1=1ufG(s)=—Z=——-R1Z1R2C1+10.2s+R1=100K,R2=200K,C1=1uf其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-4所示。積分環(huán)節(jié)（I）的傳遞函數(shù)為Z11—2=—=—Z1R1C1s0.1sR1=100K,C1=1uf其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-5所示。StepTrarisfsrFinScope圖1-4慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形圖1-5圖1-5積分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形微分環(huán)節(jié)(D)的傳遞函數(shù)為G(s)=-紜=-RC1s=-sR=100K,q=10ufC2<<C】=0.01wf1其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-6所示。C2IIA/D1Step口口riujtri.ip￡版。pA/D1Step口口riujtri.ip￡版。p色圖1-6微分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形比例+微分環(huán)節(jié)(PD)的傳遞函數(shù)為G(s)=-勺=-%(RCs+1)=-(0.1s+1)11R]=R2=100R]=R2=100K，C=10ufC2<<C=0.01uf比例+積分環(huán)節(jié)(PI)的傳遞函數(shù)為圖1-8比例+圖1-8比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形S■：：＞：!pt!,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按下列各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，建立相應(yīng)的SIMULINK仿真模型，觀察并記錄其單位階躍響應(yīng)波形。①比例環(huán)節(jié)G(s)=1和G(s)=2；圖2-1比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖2-2比例環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型②慣性環(huán)節(jié)G(s)=—和G(s)=一1一1s+120.5s+1圖3-1慣性環(huán)節(jié)模擬電路圖3-2慣性環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型③積分環(huán)節(jié)G/s)=1s圖4-1積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖4-2積分環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型④微分環(huán)節(jié)G1(s)=s圖5-1微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖5-2微分環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型⑤比例+微分環(huán)節(jié)(PD)G1(s)=s+2和G2(s)=s+1duididu/d-tC'erivativelAddiSi：：oppGainUerriijtiue9日i「iT圖6-1比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路Timeoffset:0圖6-2比例+微分SIMULINK仿真模型⑥比例+積分環(huán)節(jié)（PI）G1（s）=1+乂和G2（s）=1+12sGainl圖7-1比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路TransferFonIntegratorAddi圖7-2比例+積分SIMULINK仿真模型五、心