四川大學SIMULINK仿真實驗(cad第二次實驗報告)

SIMULINK仿真實驗實驗報告建立單位負反饋二階系統(tǒng)的SIMULINK仿真模型，當輸入信號源分別為階躍信號、斜坡信號、拋物線信號、正弦信號時，給出系統(tǒng)輸出的波形圖(1)開環(huán)傳遞函數(shù)如下所示(2)將（1）中的開環(huán)傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型將開環(huán)傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型（1）SIMULINK仿真模型可以看到，該系統(tǒng)可以無穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤階躍信號，跟蹤斜坡信號時有一定的穩(wěn)態(tài)誤差（在10s以后），對于階次更高的拋物線信號無法跟蹤，響應最終發(fā)散；同樣，系統(tǒng)參考輸入為周期變化的正弦信號時，響應也呈周期性振蕩。（2）num=[1];den=[1,0.6,0];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)A=-0.600001.00000B=10C=01D=0系統(tǒng)的微分方程為：設r=1,d=0.5,a=0.1,b=0.02,x(0)=25,y(0)=2利用MATLAB所提供的函數(shù)，編寫求解上述微分方程的M文件，求出x(t),y(t)；試建立系統(tǒng)的SIMULINK模型，并給出x(t),y(t)的曲線波形，比較上面兩種方法的結果求解x(t),y(t)程序清單：%OdeFun1.m,令x(t)=Y(1），y(t)=Y(2)%DY(1),DY(2)分別為x(t),y(t)的一階微分functionDY=OdeFun1(t,Y)DY=zeros(2,1);DY(1)=Y(1)*(1-0.1*Y(2));DY(2)=Y(2)*((-0.5)+0.02*Y(1));%在commandwindows中輸入以下語句，畫出x(t)-t%y(t)-t[t,Y]=ode45('OdeFun1',[050],[25;2])%給出所用的函數(shù)，計算時間[0，50]%以及初值plot(t,Y(:,1),'-',t,Y(:,2),'-.')運行結果：利用simulink模型求解x(t),y(t)模型：運行結果：比較兩種方法的結果：這兩種方法得出結果的算法都是非剛性的ode45算法，所以得出的結果基本上是一樣的，不過用simulink模型可以對求解過程更容易地做更多地設置，比如設置求解的步長，誤差的容忍度和求解的時間（用Odefun也是可以完成的）；雖然用simulink模型可以更多地設置求解的內(nèi)容，但是一旦微分方程組被修改，模型又必須重建，因此在要求不多時用odefun直接求解更方便。蹦極跳的數(shù)學模型為：其中m為物體的質(zhì)量，g為重力加速度，x為物體的位置，第二項表示繩索的彈力，K為繩索的彈性系數(shù)，第三項和第四項表示空氣的阻力。設蹦極者的初始位置為x(0)=-30,起始速度為x(0)'=0;其余的參數(shù)為a1=a2=1,m=70mg,g=10m/s2.試建立系統(tǒng)的SIMULINK模型，并給出x(t),x'(t)的曲線波形建立simulink模型運行結果：可以看到，蹦極跳過程是一個能量（振幅，加速度）振蕩衰減的過程，在暫態(tài)過程中，速度的變化落后位置的變化大約半個周期（速度曲線的波峰對應位置曲線的波谷），而且平衡位置（0）時的速度曲線斜率——加速度最小。這些符合對彈性系統(tǒng)的受力分析結果。4.建立單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的SIMULINK模型，并對PID控制器進行封裝和對P,I,D參數(shù)進行設置建立simulink模型運行結果從PID為1-0-0開始整定，PID為1-0-0時，電機超調(diào)很大而且有較大的穩(wěn)態(tài)誤差，所以加入積分微分調(diào)節(jié)（只加入積分調(diào)節(jié)難以降低超調(diào)量），將參數(shù)改為1-0.3-0.1，得到的曲線雖然沒有超調(diào)現(xiàn)象，但非周期相應調(diào)節(jié)時間較長。為了讓系統(tǒng)更迅速的反應偏差，加