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2

10()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320.5

20()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。

（3）按要求先将前向通道连好，然后把相加器（Sum）的另一个端口与传递函数和示波器的线段连好，形成闭环反馈。

（4）双击传递函数。打开其“模块参数设置”对话框，并将其中的numerator设置为“[10]”，denominator设置为“[1 3 0]”，将相加器设置为“+-”。

（5）绘制成功后，如图1所示。

（6）对模型进行仿真，运行后双击示波器，得到系统的阶跃响应曲线如图2 所示。

图1

图2

题2：

分别将Simulink Library Browser 中的以下模块依次拖到untitled窗口中，连接后便得到整个控制系统的模型，如图3所示。

图3

对模型进行仿真，运行后双击示波器，得到系统的阶跃响应曲线如图4所示。

图4

题3：

（1）在MATLAB中的Simulink Library Browser 窗口下找到符合要求的模块，搭建模型，如图5所示。

图5

（2）修改各模块参数，运行仿真，单击“start”,点击示波器，得到如下结果，图6

图6

实验2 MATLAB/Simulink 在控制系统建模中的应用

一、实验目的

1、掌握MATLAB/Simulink 在控制系统建模中的应用；

二、实验设备

电脑一台；MATLAB 仿真软件一个

三、实验内容

1、给定RLC 网络如图所示。其中，为输入变量，为输出变量。求解这个系统的传递函数模型，零极点增益模型以及状态空间模型（假设，，，）。

()i u t 0()u t 11R =Ω21R =Ω1C F =1L H =

2、已知某双环调速的电流环系统的结构图如图所示。试采用Simulink 动态结构图求其线性模型。

题1：

步骤1

从数学上求出系统传递函数。

根据电路基本定理，列出该电路的微分方程，如下：

i u u dt

di L i R =++0311 同时还有 ⎪⎭

⎫ ⎝⎛+==+=o o u dt di L dt d C i R i u i i i 32233

21

整理以上方程，并在零初始条件下，取拉普拉斯变换，可得：

21211)1(1)()()(R R s R L Cs R s U s U s G i o +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++== 代入具体数值可得2

21)(2++=s s s G 步骤2 使用MATLAB 程序代码如下。

clear all ;

num=[0,1];den=[1 2 2];

sys_tf=tf(num,den)

[z,p,k]=tf2zp(num,den)

sys_zpk=zpk(z,p,k)

[A,B,C,D]=zp2ss(z,p,k);

sys_ss=ss(A,B,C,D)

step(sys_tf);

[A,B,C,D]=linmod('Samples_4_12')

[num,den]=ss2tf(A,B,C,D);

printsys(num,den,'s');

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。