实验四 SIMULINK仿真doc 4
实验四 基于Simulink下的典型环节的时间响应分析
实验四基于Simulink下的典型环节的时间响应分析实验项目名称：基于Simulink 下的典型环节的时间响应分析实验项目性质：综合型实验所属课程名称：自动控制原理实验计划学时：2 学时一、实验目的与要求1）熟悉目前最流行的仿真软件---Matlab及其在自动控制系统中的应用。
2）实现典型环节的时间响应仿真。
3）利用Matlab工具箱simulink建立系统的仿真模型并调整系统参数和观察、记录参数变化对系统输出的影响。
二、实验设备计算机一台三、实验内容及实验分析1、型环节的实践响应仿真分析（1）比例环节利用Simulink建立比例环节的结构框图分别观察和记录K=1和K=5时的比例环节的单位阶跃相应曲线及说明其响应特点。
K=1K=5实验分析：由上图可以看出比例环节其输入与输出之间无时滞和失真，输出按比例的反映系统的输入变化，响应速度很快。
（2）积分环节利用Simulink建立积分环节的结构框图分别观察和记录T=1和T=5时的单位阶跃响应曲线的特点，并说明时间常数T对输出响应曲线有何影响。
T=1T=5实验分析：由上图可以看出时间常数T越大，系统输出曲线的斜率越小。
只要输入不为0，输出的幅值将不断增加，而且输出增幅也随时间常数变化而变化。
时间常数T越大，输出曲线增加速度越慢。
（3）惯性环节（一阶系统）利用Simulink建立惯性环节的结构框图利用Simulink建立惯性环节的结构框图要求：1）保持K=1不变，观察和记录T=1和T=5时，惯性环节的单位阶跃响应曲线的变化，并分析其变化的原因；2）保持T=1不变，观察和记录K=3和K=5时，惯性环节的单位阶跃响应曲线的变化，并分析其变化的原因；惯性环节K=1 T=1K=1 T=5实验分析：保持K=1不变，令T=1和T=5时的输出曲线如图所示。
可以看出T=1时，系统输出响应更快，T=5时，系统的响应速度变慢。
系统的输出量的变化落后于系统的输入量的变化。
T越大，系统的惯性越大，系统的输出落后越大。
Simulink实验报告
实验一：AM 信号的调制与解调实验目的：1.了解模拟通信系统的仿真原理。
2.AM 信号是如何进行调制与解调的。
实验原理：1.调制原理：AM 调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程,就是按原始电信号的变化规律去改变载波某些参量的过程。
+m(t)S AM (t)A 0cos ωc tAM 信号的时域和频域的表达式分别为:()()[]()()()()t t m t A t t m A t S C C C AM ωωωcos cos cos 00+=+=式（4-1） ()()()[]()()[]C C C C AM M M A S ωωωωωωδωωδπω-+++-++=210 式（4-2）在式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。
其频谱是DSBSC-AM 信号的频谱加上离散大载波的频谱。
2.解调原理：AM 信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM 信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
AM 相干解调原理框图如图。
相干解调（同步解调）：利用相干载波（频率和相位都与原载波相同的恢复载波）进行的解调，相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。
如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
相干载波的提取：（1）导频法：在发送端加上一离散的载频分量，即导频，在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波，导频的功率要求比调制信号的功率小；（2）不需导频的方法：平方环法、COSTAS环法。
LPF m0(t)S AM(t)cosωc tAM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成：（1）整流：只保留信号中幅度大于0的部分。
（2）低通滤波器：过滤出基带信号；（3）隔直流电容：过滤掉直流分量。
实验内容：1.AM相干解调框图。
matlab实验4simulink系统仿真
1. 模块间连线 先将光标指向一个模块的输出端，待光标变为十字符后，按下鼠标键并拖动，直到另 一模块的输入端。
6
Matlab实验讲义
2. 信号线的分支和折曲 (1) 分支的产生 将光标指向信号线的分支点上，按鼠标右键，光标变为十字符，拖动鼠标直到分支线 的终点，释放鼠标；或者按住 Ctrl 键，同时按下鼠标左键拖动鼠标到分支线的终点，如图 7.10 所示。
7.2.2 Simulink 的模型窗口
模型窗口由菜单、工具栏、模型浏览器窗口、模型框图窗口以及状态栏组成。
菜单 工具栏
模型浏览器
模型框图
状态栏
图7.5 双窗口模型窗口
1. 状态栏
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Matlab实验讲义
2. 工具栏 模型窗口工具栏如图 7.6 所示。
创建并编译生成exe文件
展示父系统 打开调试器
开始仿真 结束仿真
(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave”(正弦信号)，将其拖放到的空白 模型窗口“untitled”，则“Sine Wave”模块就被添加到 untitled 窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to 'untitled'”命令，就可以将“Sine Wave”模块添加到 untitled 窗口，如图 7.2 所示。
显示库链接 显示／隐藏阴影效果 设置不同的采样时间序列的颜色 粗线表示多信号构成的向量信号线 注明向量信号线的信号数 标明端口数据的类型 显示存储类型 数据浏览器 Simulink调试器 用户定义数据类型设计器 线性化分析工具
7.3 模型的创建
7.3.1 模块的操作
1. 对象的选定 （8） 选定单个对象 选定对象只要在对象上单击鼠标，被选定的对象的四角处会出现小黑块编辑框。 （9） 选定多个对象 如果选定多个对象，可以按下 Shift 键，然后再单击所需选定的模块；或者用鼠标拉出 矩形虚线框，将所有待选模块框在其中，则矩形框中所有的对象均被选中，如图 7.7 所示。
SIMULINK仿真实验
SimuLink 仿真二阶微分方程的求解专业：信息****** 1031020118****** 1031020124****** 1031020217指导老师：***日期：2012—12—25题目：二阶微分方程的求解一、实验目的1、熟悉Simulink 基本用法。
2、了解simulink 的一些模块的意义。
3、掌握模块的选取、复制、删除操作。
4、学会simulink 模块的连接以及模块参数的设置。
二、实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件环境三、实验内容1、求解二阶微分方程x(t)0.4x(t)0.9x(t)0.7u(t)++=的方程解，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
2 、求解二阶微分方程x(t)0.2x(t)0.4x(t)0.2u(t)++=，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
3、求解二阶微分方程x(t)0.5x(t)0.8x(t)0.9u(t)++=的解x(t)；其中初值为 ，并且 是一个余弦信号。
四、实验过程1、求解二阶微分方程x(t)0.4x(t)0.9x(t)0.7u(t)++=的方程解，其中u(t)是脉冲信号。
需要使用Simulink 求解x(t)。
1.1）用matlab 求解此二阶微分方程：在matlab 中输入程序： syms t y;u=sin(t); uu=0.7*u;y=dsolve(['D2y+0.4*Dy+0.9*y=',char(uu)]);程序运行结果：y =exp(-1/5*t)*sin(1/10*86^(1/2)*t)*C2+exp(-1/5*t)*cos(1/10*86^(1/2)*t)*C1-7/17*sin(t)-28/17*cos(t) 1.2）利用simulink 求解此二阶微分方程x(0)1x(0)3=⎧⎨=⎩u(t)cos(t)=1.21使用simulink创建微分方程：创建m文件：function Ts=yuejiewqqt=0:.1:20;y=heaviside(t);Ts=[t',y'];用Simulink做所得模块：1.22设置模块属性：设置模块pulse的模块属性：设置模块add的模块属性：1.23 运行simuliksimulink结果运行图：2、求解二阶微分方程x(t)0.2x(t)0.4x(t)0.2u(t)++=，其中u(t)是脉冲信号。
基于simulink的系统仿真实验报告(含电路、自控、数电实例)
《系统仿真实验》实验报告目录一《电路》仿真实例 (3)2.1 简单电路问题 (3)2.1.1 Simulink中仿真 (3)2.1.2 Multisim中仿真 (4)2.2 三相电路相关问题 (5)二《自动控制原理》仿真实例 (7)1.1 Matlab绘图 (7)三《数字电路》仿真实例 (8)3.1 555定时器验证 (8)3.2 设计乘法器 (9)四实验总结 (11)一《电路》仿真实例2.1 简单电路问题课后题【2-11】如图所示电路，R0=R1=R3=4Ω，R2=2Ω,R4=R5=10Ω,直流电压源电压分别为10V、4V、6V，直流电流源电流大小为1A，求R5所在的支路的电流I。
（Page49）解：simulink和multisim都是功能很强大的仿真软件，下面就以这个简单的习题为例用这个两个软件分别仿真，进一步说明前者和后者的区别。
2.1.1 Simulink中仿真注意事项：由于simulink中并没有直接提供DC current source，只有AC current source，开始的时候我只是简单的把频率调到了0以为这就是直流电流源了，但是并没有得到正确的仿真结果。
后来问杨老师，在老师的帮助下发现AC current source的窗口Help中明确的说明了交流变直流的方法：A zero frequency and a 90 degree phase specify a DC current source.然后我把相角改成90度后终于得到了正确的仿真结果，Display显示I=0.125A，与课本上答案一致。
2.1.2 Multisim中仿真结果：I=125mA=0.125A(因为电流表探针电压电流比是1V/mA)。
2.2 三相电路相关问题【例】三相电路实际连接图如下所示，是通过功率表和电流的读数，验证课本上的相关结论。
解：Multisim中电路图连接如下所示：解：观察各支路的功率和功率因素，验证了以下几点结论：（1）只有纯阻性支路的功率因素为1；（2）纯感性或纯容性支路的功率因素为0，有功功率也为0；（3）混合支路的（容阻、感阻、容感阻）功率因素在0到1之间。
仿真实验内容
第一章实验内容实验一Matlab语言的基础一、实验目的和要求1、掌握Matlab语言的基础知识，包括Matlab窗口环境的使用；2、矩阵运算及多项式处理；3、基本的绘图命令；4、程序设计入门。
二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];求A^2*B（2）矩阵除法已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];求A\B,A/B（3）矩阵的转置及共轭转置已知：A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.', A'（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；3、多项式（1）求多项式p(x)=x3-2x-4的根（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式;4、 基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t ∈[0，2π] 。
（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)， t ∈[0，2π] 。
（3）方程)tan(sin )sin(tan x x y -=，x ∈[-π，π]试比较x=[-pi : 0.05 : pi]和x=[-pi : 0.05 : -1.8,-1.801 : .001: -1.2,-1.2 :0.05: 1.2, 1.201 : .001 : 1.8, 1.81:0.05 :pi]的曲线有何不同。
（4）Butterworth 低通滤波器的数学模型为nD v u D v u H 20]/),([11),(+=，其中02020,)()(),(D v v u u v u D -+-=为给定的区域半径，n 为阶次，u 0和v 0为区域的中心。
MATLABSimulink和控制系统仿真实验报告
MATLAB/Simulink与控制系统仿真实验报告姓名：喻彬彬学号：K031541725实验1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立一、实验目的1、掌握MATLAB/Simulink 仿真的基本知识；2、熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。
二、实验设备电脑一台；MATLAB 仿真软件一个三、实验内容1、熟悉MATLAB/Smulink 仿真软件。
2、一个单位负反馈二阶系统，其开环传递函数为210()3G s s s =+。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
3、某控制系统的传递函数为()()()1()Y s G s X s G s =+，其中250()23s G s s s+=+。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
4、一闭环系统结构如图所示，其中系统前向通道的传递函数为320.520()0.11220s G s s s s s+=+++，而且前向通道有一个[-0.2，0.5]的限幅环节，图中用N 表示，反馈通道的增益为1.5，系统为负反馈，阶跃输入经1.5倍的增益作用到系统。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。
五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。
题1、（1）利用Simulink的Library窗口中的【File】→【New】，打开一个新的模型窗口。
（2）分别从信号源库（Sourse）、输出方式库（Sink）、数学运算库（Math）、连续系统库（Continuous）中，用鼠标把阶跃信号发生器（Step）、示波器（Scope）、传递函数（Transfern Fcn）和相加器（Sum）4个标准功能模块选中，并将其拖至模型窗口。
基于Simulink进行系统仿真(微分方程、传递函数)
实验四基于SimUlink 进行系统仿真（微
分方程、传递函数）
1） 熟悉SimUlink 的工作环境；
2） 掌握SimUIink 数学工具箱的使用；
3） 掌握在SimUIink 的工作环境中建立系统仿真模型。
u(t)=1, u(t)=sin(314t) , u(t)=sin(314t 90°)
模型
Ut=1 时
系统微分方程：
幕⑴ 10W 103y (Z 08u (t)
Y (s) _ IO 8 U(S) s 2 103s IO 8
系统传递函数:
微分方程时的过程
u(t) =sin(314t)时
u(t) =sin(314t 90o)时
传递函数时的过程
u(t) =1时
1e8
den<s)
Sine Wave r Scop⅛5
&cop^4
u(t) =sin(314t)时
u(t) =sin(314t 90°)时
结论及感想
从两种种不同方法的仿真结果，我们可以看出分别用微分方程和传递函数在SimUIink中，仿真出来的结果没有很明显的区别，说明两种方法的精度都差不多。
但是，不同的电压源得出的仿真结果不一样，阶跃电源开始时震荡，后来幅度逐渐变小，趋近于1；正弦电源，初相不同时，初始时刻的结果也不相同，有初相时开始震荡会更剧烈，但最后都会变为稳态值，即为正弦值。
通过本次实验，我认识到了建模与仿真的一般性方法，收获甚多，也更进一步了解了
不仅仅在平时的编程方面功能强大，在仿真方面也熠熠生辉。
Matlab,Matlab。
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实验四 SIMULINK 仿真
一、 实验目的
熟悉SIMULINK 模块库中常用标准模块的功能及其应用，利用SIMULINK 标准模块建立系统仿真模型，模型封装步骤和参数设置等。
二、 实验题目及仿真
1. 建立单位负反馈开环传递函数如下所示二阶系统的闭环SIMULINK 仿真模型
s
6.0s 12 当输入信号源分别为阶跃信号、斜坡信号、正弦信号时，给出系统输出的波形图 建立shiyan41.mdl 如图
仿真结果如下
2. 系统的微分方程为：
()()
x x r ay y y d bx =-⎧⎨=-+⎩ 设r=1,d=0.5,a=0.1,b=0.02,x(0)=25,y(0)=2
i. 利用MATLAB 所提供的函数，编写求解上述微分方程的M 文件，求出x(t),y(t)； ii. 试建立系统的SIMULINK 模型，并给出x(t),y(t)的曲线波形
建立OdeFun102.m 函数文件语句如下 x(t)为点连线，y(t)为实线
function dy=OdeFun102(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))
End
在matlab 命令窗口中键入
[t,Y]=ode45('OdeFun102',[0 20],[25;2]);
plot(t,Y(:,1),':',t,Y(:,2),'-')
得出结果
建立shiyan421.mdl
如图
结果如下
3. 蹦极跳的数学模型为： 12()mx
mg b x x a x a x x =+--
0()00Kx
x b x x ->⎧=⎨≤⎩
其中m 为物体的质量，g 为重力加速度，x 为物体的位置，第二项表示绳索的弹力，K 为绳索的弹性系数，第三项和第四项表示空气的阻力。
设蹦极者的初始位置为x(0)= -30, 起始速度为 x(0)'=0; 其余的参数为a1=a2=1, m=70kg, g=10m/s 2，K=20， 试建立系统的SIMULINK 模型，并给出x(t),x'(t)的曲线波形 建立shiyan43.mdl 如图
所得结果如下
4．4 建立单闭环调速系统的SIMULINK 模型，并对PID 控制器进行封装和对P,I,D 参数进行设置,den(s)=0.005s+1。
(参考值Kp=0.56,I=11,D=0)
仿真文件shiyan44.mdl
结果如下
三、实验收获
学会了运用simulink对系统进行仿真，简化了系统分析。