實驗一--典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗一 典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真一、實驗?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。2通過觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號作用下的動態(tài)特性，加深對各典型環(huán)節(jié)響應(yīng)曲線的理解。3定性了解各參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、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，進行仿真和調(diào)試。1運行MATLAB軟件，在命令窗口欄“>>”提示符下鍵入simulink命令，按Enter鍵或在工具欄單擊按鈕，即可進入如圖1-1

2、所示的SIMULINK仿真環(huán)境下。2選擇File菜單下New下的Model命令，新建一個simulink仿真環(huán)境常規(guī)模板。圖1-1 SIMULINK仿真界面圖1-2 系統(tǒng)方框圖 3在simulink仿真環(huán)境下，創(chuàng)建所需要的系統(tǒng)。以圖1-2所示的系統(tǒng)為例，說明基本設(shè)計步驟如下：1）進入線性系統(tǒng)模塊庫，構(gòu)建傳遞函數(shù)。點擊simulink下的“Continuous”，再將右邊窗口中“Transfer Fen”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)。其中方括號內(nèi)的數(shù)字分別為傳遞函數(shù)的分子、分母各

3、次冪由高到低的系數(shù)，數(shù)字之間用空格隔開；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）選取階躍信號輸入函數(shù)。用鼠標(biāo)點擊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，形成一個階躍函數(shù)輸入模塊。5）選擇輸出方式。用鼠標(biāo)點擊simulink下的“Sinks”，就進入輸出方式模塊庫，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

4、形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，需選擇“Math” 模塊庫右邊窗口“Sum”圖標(biāo)，并用鼠標(biāo)雙擊，將其設(shè)置為需要的反饋形式（改變正負號）。7）連接各元件，用鼠標(biāo)劃線，構(gòu)成閉環(huán)傳遞函數(shù)。8）運行并觀察響應(yīng)曲線。用鼠標(biāo)單擊工具欄中的“”按鈕，便能自動運行仿真環(huán)境下的系統(tǒng)框圖模型。運行完之后用鼠標(biāo)雙擊“Scope”元件，即可看到響應(yīng)曲線。三、實驗原理1比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 其對應(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2慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-4所示。 3積分環(huán)節(jié)(I)的傳遞函數(shù)為其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖

5、形如圖1-5所示。圖1-4 慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形圖1-5 積分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形4微分環(huán)節(jié)(D)的傳遞函數(shù)為 其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-6所示。圖1-6 微分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形5比例+微分環(huán)節(jié)（PD）的傳遞函數(shù)為其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-7所示。6比例+積分環(huán)節(jié)（PI）的傳遞函數(shù)為 圖1-7 比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲線其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-8所示。圖1-8 比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲線 四、實驗內(nèi)容按下列各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，

6、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。 比例環(huán)節(jié)和； 圖1-1 比例環(huán)節(jié)的模擬電路 慣性環(huán)節(jié)和 積分環(huán)節(jié)圖3-1積分環(huán)節(jié)的模擬電路 微分環(huán)節(jié)圖4-1微分環(huán)節(jié)的模擬電路 比例+微分環(huán)節(jié)（PD）和圖5-1比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路 比例+積分環(huán)節(jié)（PI）和圖6-1比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路五、心得體會 比例環(huán)節(jié)和； 圖1-1 比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖1-2 比例環(huán)節(jié)的仿真圖 慣性環(huán)節(jié)和 圖2-1 慣性環(huán)節(jié)的模擬電路圖2-2 慣性環(huán)節(jié)的仿真圖 積分環(huán)節(jié)圖3-1積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖3-2積分環(huán)節(jié)的仿真圖微分環(huán)節(jié)圖4-1微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖4-1微分環(huán)節(jié)的仿真圖比例+微分環(huán)節(jié)（PD）和圖5-1比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖5-2比例+微分環(huán)節(jié)的仿真圖 比例+積分環(huán)節(jié)（PI）和圖6-1比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路圖6-2比例+積分環(huán)節(jié)的仿真圖心得體會：通過對一些