典型环节的matlab仿真.doc

实验实验一一 典型典型环节环节的的 MATLAB 仿真仿真一、一、实验实验目的目的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、二、SIMULINKSIMULINK 的使用的使用MATLAB 中 SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包利用 SIMULINK 功能模块可以快速的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，即可进入如图 1-1 所示的 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，创建所需要的系统以图 1-2 所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：图 1-1 SIMULINK 仿真界面图 1-2 系统方框图 1）进入线性系统模块库，构建传递函数。

点击 simulink 下的“Continuous” ，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口2）改变模块参数在 simulink 仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择 OK，即完成该模块的设置3）建立其它传递函数模块按照上述方法，在不同的 simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块例：比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标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，即可看到响应曲线三、三、实验实验原理原理1．比例环节的传递函数为 KRKRRR ZZsG200,1002)(21 1212其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-3 所示图 1-3 比例环节的模拟电路及 SIMULINK 图形2．惯性环节的传递函数为ufCKRKRsCRRRZZsG1,200,10012 . 02 1)(121 121212其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-4 所示3．积分环节(I)的传递函数为ufCKRssCRZZsG1,1001 . 0 11)(11 1112其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-5 所示4．微分环节(D)的传递函数为ufCKRssCRZZsG10,100)(1111 12ufCC01. 012其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-6 所示图 1-4 惯性环节的模拟电路及 SIMULINK 图 形图 1-5 积分环节的模拟电路及及 SIMULINK 图 形图 1-6 微分环节的模拟电路及及 SIMULINK 图 形5．比例+微分环节（PD）的传递函数为) 11 . 0() 1()(11 1212ssCRRR ZZsGufCCufCKRR01. 010,10012121其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-7 所示。

6．比例+积分环节（PI）的传递函数为)11 (1 )(11212 sRsCRZZsG ufCKRR10,100121其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-8 所示四、四、实验实验内容内容按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 比例环节和；1)(1sG2)(1sG图 1-7 比例+微分环节的模拟电路及 SIMULINK 图形 曲线图 1-8 比例+积分环节的模拟电路及 SIMULINK 图 形曲线2 惯性环节和11)(1ssG15 . 01)(2ssG3 积分环节 ssG1)(14 微分环节ssG)(15 比例+微分环节（PD）和2)(1 ssG1)(2 ssG6 比例+积分环节（PI）和ssG11)(1ssG211)(2、五、五、实验报实验报告告1．画出各典型环节的 SIMULINK 仿真模型2. 记录各环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响3. 写出实验的心得与体会六、六、预习预习要求要求1．熟悉各种控制器的原理和结构，画好将创建的 SIMULINK 图形。

2．预习 MATLAB 中 SIMULINK 的基本使用方法。