Simulink仿真實(shí)例解讀課件

31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題1,使用Simulink創(chuàng)建系統(tǒng),求解非線性微分方程.其初始值為,繪制函數(shù)的波形.創(chuàng)建仿真系統(tǒng)為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題2，力-質(zhì)量系統(tǒng)，要拉動(dòng)一個(gè)箱子（拉力f=1N)，箱子質(zhì)量為M(1kg)，箱子與地面存在摩擦力[(b=0.4N(/m/s)],其大小與車子的速度成正比。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例其運(yùn)動(dòng)方程式為拉力作用時(shí)間為2s，建構(gòu)的模型為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例因有摩擦力存在，箱子最終將會(huì)停止前進(jìn)。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題3，力-彈簧-阻尼系統(tǒng)，假設(shè)箱子與地面無(wú)摩擦存在，箱子質(zhì)量為M(1kg)，箱子與墻壁間有線性彈簧(k=1N/m)與阻尼器(b=0.3N/ms-1)。阻尼器主要用來(lái)吸收系統(tǒng)的能量，吸收系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)變成熱能而消耗掉?，F(xiàn)將箱子拉離靜止?fàn)顟B(tài)2cm后放開，試求箱子的運(yùn)動(dòng)軌跡。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例運(yùn)動(dòng)方程式為構(gòu)建的模型為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例因有阻尼器存在，故箱子最終會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題4，下圖所示簡(jiǎn)單的單擺系統(tǒng),假設(shè)桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng),且質(zhì)量不計(jì),鋼球的質(zhì)量為m.單擺的運(yùn)動(dòng)可以以線性的微分方程式來(lái)近似,但事實(shí)上系統(tǒng)的行為是非線性的,而且存在粘滯阻尼,假設(shè)粘滯阻尼系數(shù)為bkg/ms-1.23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例選取b=0.03,g=9.8,L=0.8,m=0.3,所構(gòu)建的模型單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題5:蹦極跳系統(tǒng)：當(dāng)你系著彈力繩從橋上跳下來(lái)時(shí)，會(huì)發(fā)生什么？這里，以蹦極跳作為一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)的例子。

自由下落的物體滿足牛頓運(yùn)動(dòng)定律：F=ma.假設(shè)繩子的彈性系數(shù)為k，它的拉伸影響系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，如果定義人站在橋上時(shí)繩索下端的初始位置為0位置，x為拉伸位置，那么用b(x)表示繩子的張力。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

設(shè)m為物體的質(zhì)量，g是重力加速度，a1,a2是空氣阻尼系數(shù)，系統(tǒng)方程可以表示為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例在MATLAB中建立這個(gè)方程的Simulink模型，這里需要使用兩個(gè)積分器。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例一旦x和它的導(dǎo)數(shù)已經(jīng)搭好，就可以使用一個(gè)增益模塊表示空氣阻力比例系數(shù)，使用Function模塊表示空氣阻力中的非線性部分。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

b(x)是通過(guò)門檻為0的x條件式確定的，可以使用一個(gè)Switch模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)判斷條件。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例最終系統(tǒng)Simulink模型方塊圖為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例仿真過(guò)程中，設(shè)繩索長(zhǎng)度-30m，起始速度為0；物體質(zhì)量為90kg，g為9.8m/s2,彈性系數(shù)k為20，a1和a2均為1.23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例仿真曲線為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例假設(shè)未伸長(zhǎng)時(shí)繩索的端部距地面為50m,為了得到更真實(shí)的曲線，將50減去輸出位置23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例可以看到，眺躍者已經(jīng)撞到了地上。仿真曲線為23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

首先在例1模型中添加一個(gè)output模塊，并將模型文件保存為bungee_cmd，然后建立一個(gè)腳本文件試驗(yàn)不同的k值，當(dāng)?shù)孛娴木嚯x為正時(shí)停止仿真。

例題6，通過(guò)例題5的仿真，可以看到，跳躍者的身體碰到了地面上！現(xiàn)在想選擇一個(gè)安全的繩索，編寫一個(gè)腳本文件嘗試不同的彈性常數(shù)，以保證90千克重的身體安全的最小彈性常數(shù)值。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題7，模型和模塊的屬性中包含回調(diào)函數(shù)。下圖是蹦極跳的模型方塊圖，當(dāng)運(yùn)行這個(gè)模型時(shí)，并不需要設(shè)置參數(shù)，這是因?yàn)楸臉O模型文件中先執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題8，建立一個(gè)積分器，輸入為1，初始條件為-50，如果輸出超過(guò)20，則重置為-100。23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例

例題9，重置彈力球。一個(gè)彈力球以15m/s的速度從距水平設(shè)置10m的高度拋向空中，球的彈力為0.8，當(dāng)球到達(dá)球面時(shí)，重新設(shè)置其初始速度為0.8x，x是重置時(shí)刻球的速度，即積分器的狀態(tài)。球的拋物線運(yùn)動(dòng)滿足下列公式23七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)31七月2023基于MATLAB/SIMULINK的系統(tǒng)建模與仿真Simulink仿真實(shí)例其中，為球的速度，為球的初始速度，為重力加速度，為球從起始位置開始的高度，為