实验一典型环节的MATLAB仿真.pdf
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MATLAB 仿真实验报告 MATLAB 是一个功能强大且广泛使用的科学计算软件,广泛应用于各种领域,包括信号处理、控制系统、数字信号处理、机器学习等。在控制系统领域,MATLAB 提供了一个功能强大的工具箱 SIMULINK,用于对动态系统进行建模、仿真和分析。本实验报告将介绍如何使用 SIMULINK 进行典型环节的 MATLAB 仿真,包括比例环节、惯性环节、积分环节、比例 + 微分环节和比例 + 积分环节等。 一、实验目的 1. 熟悉 MATLAB 桌面和命令窗口,初步了解 SIMULINK 功能模块的使用方法。 2. 通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,加深对各典型环节响应曲线的理解。 3. 定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、 SIMULINK 的使用 SIMULINK 是 MATLAB 中的一个功能强大的工具箱,用于对动态系统进行建模、仿真和分析。使用 SIMULINK,可以快速建立控制系统的模型,进行仿真和调试。 1. 运行 MATLAB 软件,在命令窗口栏 “ >>” 提示符下键入 simulink 命令,按 Enter 键或在工具栏单击按钮,即可进入 SIMULINK 仿真环境下。 2. 选择 File 菜单下 New 下的 Model 命令,新建一个 simulink 仿真环境常规模板。 3. 在 simulink 仿真环境下,创建所需要的系统。例如,创建一个比例环节的 SIMULINK 模型,如图 1-2 所示。 三、实验步骤 1. 进入线性系统模块库,构建传递函数。 2. 改变模块参数。在 simulink 仿真环境“untitled” 窗口中双击该图标,即可改变传递函数。 3. 建立其它传递函数模块。按照上述方法,在不同的 simulink 模块库中,建立系统所需的传递函数模块。 4. 选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击 simulink 下的“ Source”,将右边窗口中“ Step”图标用左键拖至新建的“untitled” 窗口,形成一个阶跃函数输入模块。 5. 选择输出方式。用鼠标点击 simulink 下的“ Sinks”,就进入输出方式模块库,通常选用“Scope” 的示波器图标,将其用左键拖至新建的“untitled” 窗口。 6. 选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统,需要选择“ Math”模块库右边窗口 “ Sum”图标,并用鼠标双击,将其设置为需要的反馈形式(改变正负号)。 7. 连接各元件,用鼠标划线,构成闭环传递函数。 8. 运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“” 按钮,便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope” 元件,即可看到响应曲线。 四、实验内容 按照下列各典型环节的传递函数,建立相应的 SIMULINK 仿真模型,观察并记录其单位阶跃响应波形。 1. 比例环节:KRKRRRZZsG200,1002)(211212 2. 惯性环节:ufCKRKRsCRRRZZsG1,200,10012.021)(121121212 3. 积分环节:ufCKRssCRZZsG1,1001.011)(111112 4. 微分环节:ufCKRssCRZZsG10,100)(111112ufCC01.012 5. 比例 + 微分环节:)11.0()1()(111212ssCRRRZZsGufCCufCKRR01.010,10012121 6. 比例 + 积分环节:)11(1)(11212sRsCRZZsGufCKRR10,100121 五、结论 通过本实验,可以熟悉 MATLAB 桌面和命令窗口,初步了解 SIMULINK 功能模块的使用方法,并且加深对各典型环节响应曲线的理解。此外,还可以定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
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