控制系統(tǒng)MATLAB仿真與應(yīng)用第7章課件

1、機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS控制系統(tǒng)MATLAB仿真與應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS講課內(nèi)容第 1 章 概述第 2 章 MATLAB 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第 3 章 MATLAB 圖形設(shè)計(jì)第 4 章 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其MATLAB描述第 5 章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析第 6 章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第 7 章 控制系統(tǒng)Simulink仿真第 8 章 控制系統(tǒng)MATLAB仿真實(shí)例機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS第7章 控制系統(tǒng)Simulink仿真7.1 Simulink仿真環(huán)境7.2 Simulink功能模塊7.3 Simulin

2、k S 函數(shù)7.4 控制系統(tǒng)Simulink仿真應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.1 控制系統(tǒng)Simulink仿真進(jìn)入Simulink仿真環(huán)境的方法：在MATLAB命令窗口輸入Simulink命令，即可打開如圖所示的Simulink模塊庫瀏覽器窗口。單擊工具條左邊的“New Model”按鈕 即可彈出模型創(chuàng)建窗口。在MATLAB工具條上按HOME New Simulink Model順序點(diǎn)擊，即可直接打開模型創(chuàng)建窗口。機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.1 控制系統(tǒng)Simulink仿真7.1.1 基本模塊Simulink模型通常有3類基本模塊：1.

3、模塊的基本操作單擊模塊庫瀏覽器中Simulink前面的+號(hào)，可以看到Simulink模塊庫中所有的子模塊庫，單擊所需要的子模塊庫，在右邊的窗格中將看到相應(yīng)的基本模塊，選擇所需基本模塊，用鼠標(biāo)將其拖到模型編輯窗口即可。機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.1 控制系統(tǒng)Simulink仿真機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.1 控制系統(tǒng)Simulink仿真7.1.2 基本設(shè)置1.仿真參數(shù)設(shè)置在系統(tǒng)仿真過程中，事先必須對(duì)仿真算法、輸出模式等各種仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.1 控制系統(tǒng)Simulink

4、仿真7.1.2 基本設(shè)置2.simulink仿真舉例【例7-1】用Simulink對(duì)所示系統(tǒng)進(jìn)行仿真，求其單位階躍響應(yīng)。仿真步驟如下：（1）在Simulink窗口，選擇菜單FileNew命令，創(chuàng)建一個(gè)新的Untitled空白窗。（2）向窗口中放置建立結(jié)構(gòu)圖仿真模型所需要的模塊。（3）各模塊放置完成后，還需要修改某些模塊的參數(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.1 控制系統(tǒng)Simulink仿真7.1.2 基本設(shè)置2.simulink仿真舉例（4）將各個(gè)模塊連接起來，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。（5）進(jìn)行仿真。在Simulink環(huán)境下，用數(shù)值積分進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真運(yùn)算，需要選擇仿真方法

5、、仿真步長(zhǎng)、積分時(shí)間等各種參數(shù)。（6）單擊運(yùn)行按鈕進(jìn)行仿真。仿真過程中，輸出量以曲線形式顯示在示波器中。機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.2 Simulink功能模塊7.2.1 基本功能模塊使用Simulink建模的過程，可以簡(jiǎn)單地理解為從模塊庫中選擇合適的模塊，然后將它們連接在一起，最后進(jìn)行調(diào)試仿真。7.2.2 自定義功能模塊子程序子程序的創(chuàng)建子程序的封裝創(chuàng)建自定義模塊機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.3 Simulink S 函數(shù)7.3.1 S函數(shù)描述S函數(shù)（S-Founction），或稱系統(tǒng)函數(shù)（System Founction），是用戶用來自

6、建Simulink模塊所必須的、具有特殊調(diào)用格式的函數(shù)文件。S函數(shù)調(diào)用格式為：functionsys, x0=sfuncname(t, x, u, flag, parameter)機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.3 Simulink S 函數(shù)7.3.2 S函數(shù)設(shè)計(jì)MATLAB提供了S函數(shù)模板文件，方便了S-Function的編寫。M文件S-Function可用的子函數(shù)及功能說明如下：mdlInitializeSizes：定義S-Function模塊的基本特性，包括采樣時(shí)間、連續(xù)或者離散狀態(tài)的初始條件和Sizes數(shù)組。mdlDerivatives：計(jì)算連續(xù)狀態(tài)變量的微分方

7、程。mdlUpdate：更新離散狀態(tài)、采樣時(shí)間和主時(shí)間步的要求。mdlOutputs：計(jì)算S-Function的輸出。mdlGetTimeOfNextVarHit：計(jì)算下一個(gè)采樣點(diǎn)的絕對(duì)時(shí)間，即在mdlInitializeSizes中說明了一個(gè)可變的離散采樣時(shí)間。mdlTerminate：結(jié)束仿真任務(wù)。機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.4 控制系統(tǒng)Simulink仿真應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.4 控制系統(tǒng)Simulink仿真應(yīng)用7.4.1 離散控制系統(tǒng)仿真 此題可利用Simulink中的模型離散化工具M(jìn)odel Discretizer來實(shí)

8、現(xiàn)連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間系統(tǒng)的建模，其操作步驟如下：（1）打開Simulink，建立系統(tǒng)模型。 機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.4 控制系統(tǒng)Simulink仿真應(yīng)用7.4.1 離散控制系統(tǒng)仿真（2）選擇并打開Model Discretizer工具，如圖a，其路徑是：Analysis Control Model Discretizer。(a). (b).機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.4 控制系統(tǒng)Simulink仿真應(yīng)用7.4.1 離散控制系統(tǒng)仿真（3）如圖a所示，在Transform method的下拉選項(xiàng)中選定z變換方法；在Replace current selection with的下拉選項(xiàng)中選定變換后的模型參數(shù)顯示；最后單擊圖標(biāo) 實(shí)現(xiàn)模型轉(zhuǎn)換，變換后的模型如圖b所示。機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.4 控制系統(tǒng)Simulink仿真應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社CHINA MACHINE PRESS7.4 控制系統(tǒng)Simulink仿真應(yīng)用7.4.2 連續(xù)控制系統(tǒng)仿真采用微分方