实例1：简单仿真模型的建立
第7讲 系统仿真模型的建立59讲解
一、微分方程模型
微分方程是系统模型的基础，一般来讲，利用机械学、电学和
力学等物理规律，便可以得到控制系微分方程统的动态方程，这些
方程对于线性定常连续系统而言是一种常系数的线性微分方程。
根据系统物理机理建立系统微分方程模型的基本步骤： （1）确定系统中各元件的输入、输出物理量； （2）根据物理定律或化学定律(机理)，列出元件的原始方
(2)状态变量： 能够完全表征系统运动状态的最小一组变量：
a.
x
t
t t0
x(t ) 0
表示系统在
t 0
时刻的状态
b.
若初值
x(t ) 0
给定，t t 时的 u(t)给定，则状态变量 0
确定系统在 t t 时的行为。 0
(3)状态向量：以系统的n个独立状态变量
x t, , x t
函数[r,p,k]=residue(b,a)对两个多项式的比进行部分展 开，以及把传函分解为微分单元的形式。
向量b和a是按s的降幂排列的多项式系数。部分分式展 开后，余数返回到向量r，极点返回到列向量p，常数项 返回到k。
[b,a]=residue(r,p,k)可以将部分分式转化为多项式比 b(s)/a(s)。
b1sm1 a1sn1
bm1s bm an1s an
G(s)
C(s) R(s)
b0sm a0sn
b1sm1 a1sn1
bm1s bm an1s an
对线性定常系统，式中s的系数均为常数，且a0不等 于零，这时系统在MATLAB中可以方便地由分子和分母
程，在条件允许的情况下忽略次要因素，适当简化； （3）列出原始方程中中间变量与其他因素的关系； （4）消去中间变量，按模型要求整理出最后形式。
【案例分析】经典HFSS仿真实例详解
【案例分析】经典HFSS仿真实例详解新朋友请点击上⽅RFsister关注我们关于仿真软件HFSS相信⼤家多少都有听过，这是⼀款⾮常强⼤好⽤的仿真软件，已经被应⽤于多个领域，当然，天线设计也离不开仿真软件。
本期⼩编为⼤家带来的是经典天线——对称振⼦天线仿真。
下⾯我们先来看看软件的简介。
HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件，⽬前已被ANSYS公司收购；是世界上第⼀个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的⼯业标准。
HFSS提供了⼀简洁直观的⽤户设计界⾯、精确⾃适应的场解器、拥有空前电性能分析能⼒的功能强⼤后处理器，能计算任意形状三维⽆源结构的S参数和全波电磁场。
HFSS软件拥有强⼤的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、⽅向性、远场⽅向图剖⾯、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴⽐。
使⽤HFSS，可以计算：①基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；②端⼝特征阻抗和传输常数；③ S参数和相应端⼝阻抗的归⼀化S参数；④结构的本征模或谐振解。
⽽且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft⾼频解决⽅案，是⽬前唯⼀以物理原型为基础的⾼频设计解决⽅案，提供了从系统到电路直⾄部件级的快速⽽精确的设计⼿段，覆盖了⾼频设计的所有环节。
下⾯我们先来看看建⽴HFSS⼯程的⼀般过程。
（1）⾸先第⼀步是运⾏Ansoft HFSS：（2）然后单击下图红框处图标，在当前⼯程中插⼊⼀个设计：（3）选择求解类型，如下图：（4）为建⽴模型设置合适的单位，如下图：（5）在3D窗⼝中建⽴模型。
（6）设置需要的辐射边界。
（7）如果选择激励求解或激励终端求解，则需要为模型设置激励。
（8）设置求解频率及扫频操作等。
（9）点击下图按钮，检查当前⼯程的有效性。
Maxwell建模仿真实例--电磁炮
Maxwell 建模仿真实例单击、点击、左击都是指“鼠标左击”；软件版本ANSYS EM（Maxwell） 15.0，不同版本界面略有不同。
1.3D模型的建立与导入简单模型可以在Maxwell软件中建立系统提供立方体、圆柱体等基本块。
复杂模型需要使用SolidWorks 3D建模软件建立，建立后保存为STEP文件，通过Maxwell菜单栏Modele--Import--（找到相应的STEP文件）--双击、完成导入。
图1-1图1-22.前处理导入3D模型后，画一个圆柱实体（单击图2-1红框中工具栏创建圆柱），使该圆柱实体包裹住所有被仿真模型，圆柱实体为仿真边界。
边界越大仿真越贴近实际情况，但是边界打了耗费计算机资源，应视实际情况处理。
图2-11)材料定义每一个出现在仿真域内的模型都需要分配材料，详细步骤如下：如图2-2所示，可以通过左击模型树选中相应实体（也可以通过单击仿真域中的实体块选中），被选中后的实体将粉红高亮显示，然后右击—Assign Material，弹出对话框（如图2-3），在对话框中选择相应材料，或创建所需材料。
仿真域模型树图2-2图2-3依次分配实体材料，如：右击winding实体—Assign Material—copper，定义绕组为铜。
图2-4定义磁芯为铁氧体ferrite。
图2-52)设置激励源激励源为三组线圈：线圈A、B、C在线圈上加激励，必须创建线圈截面。
创建方法如下图所示（共4步）：第1步单击选中线圈—右击—Edit—Surface—Section，弹出图2-7所示对话框，选中一个平面，系统将以该平面截取所选实体线圈的截面，截取完成后如图2-8所示。
图2-6图2-7图2-8第2步，当实体为线圈时，被一个平面截取后会出现两个截面（每个线圈上会有两个截面，而且不能单独删除），这两个线圈不能同时成为线圈激励源，需要删除一个。
左击选取线圈截面—Edit—Boolean—separate bodies，将两个截面分离后，删除一个即可。
网络仿真软件OPNET介绍与实例
网络仿真软件OPNET介绍与实例网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型, 并模拟网络流量的传输, 从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。
由于仿真不是基于数学计算, 而是基于统计模型，因此，统计复用的随机性被精确地再现。
strong网络仿真技术具有以下特点:一, 全新的模拟实验机理使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。
二, 网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的；三，使用范围广, 既可以用于现有网络的优化和扩容,也可以用于新网络的设计，而且特别适用于中大型网络的设计和优化；四，初期应用成本不高, 而且建好的网络模型可以延续使用, 后期投资还会不断下降。
OPNET介绍OPNET产品主要面向专业人士，帮助客户进行网络结构、设备和应用的设计、建设、分析和管理。
OPNET的产品主要针对三类客户，分成四个系列。
三类客户是指：网络服务提供商；网络设备制造商和一般企业。
四个系列产品核心包括：1.ServiceProviderGuru：面向网络服务提供商的智能化网络管理软件。
是OPNET公司的最新产品。
2.OPNET Modeler：为技术人员（工程师）提供一个网络技术和产品开发平台。
可以帮助他们设计和分析网络、网络设备和通信协议。
3.ITGuru：帮助网络专业人士预测和分析网络和网络应用的性能，诊断问题，查找影响系统性能的瓶颈，提出并验证解决方案。
4.WDM Guru，用于波分复用光纤网络的分析、评测。
OPNET Technology公司的仿真软件OPNET具有下面的突出特点，使其能够满足大型复杂网络的仿真需要：1. 提供三层建模机制，最底层为Process模型，以状态机来描述协议；其次为Node模型，由相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络模型。
三层模型和实际的网络、设备、协议层次完全对应，全面反映了网络的相关特性；2. 提供了一个比较齐全的的基本模型库，包括：路由器、交换机、服务器、客户机、ATM设备、DSL设备、ISDN设备等等；3. 采用离散事件驱动的模拟机理（discrete event driven），与时间驱动相比，计算效率得到很大提高。
三相异步电机maxwell仿真实例
一、概述三相异步电机是工业上常见的一种电动机类型，它具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点，在各种领域得到了广泛的应用。
对三相异步电机进行仿真分析可以帮助工程师更好地理解其工作原理和性能特点，从而为电机的设计和优化提供重要参考。
本文将以maxwell 软件为工具，以一个实例来介绍如何进行三相异步电机的仿真分析。
二、仿真模型建立1、确定仿真目标为了准确地分析三相异步电机的性能，我们需要建立一个包含电机本体、叶片、绕组等关键部件的仿真模型，通过对电机内部电磁场的分布、电磁感应等进行仿真分析，最终得到电机的转矩特性曲线、功率因数等关键性能参数。
2、建立电机几何模型在maxwell软件中，我们可以利用建模工具来绘制三相异步电机的几何结构，包括电机的定子、转子、绕组等关键部件。
在建立几何模型时，需要考虑电机的实际结构和尺寸参数，以确保仿真结果的准确性和可靠性。
3、设置电磁材料属性较为准确的电磁仿真分析需要考虑电机内部的导体、磁性材料等特性，因此在建立模型时，需要设置相应的材料属性，包括导体的电导率、磁性材料的饱和磁导率等参数。
maxwell软件提供了丰富的电磁材料库，用户可以根据实际情况选择合适的材料进行设置。
三、仿真分析1、电机的空载特性分析通过maxwell软件进行仿真分析，可以得到三相异步电机在空载情况下的电磁场分布、磁通线密度等关键参数。
通过对电机空载时的电磁特性进行分析，可以了解电机内部的磁场分布规律，对电机的设计和改进提供重要参考。
2、电机的负载特性分析对于三相异步电机而言，其负载特性是评价其性能的重要指标之一。
通过maxwell软件进行仿真分析，可以得到电机在不同负载下的转矩-转速特性曲线，从而了解电机的负载特性，并对电机的应用场景和工作性能进行评估。
3、电机的启动特性分析三相异步电机的启动特性对其在实际工程应用中具有至关重要的意义。
基于maxwell软件进行仿真分析，可以得到电机在启动过程中的电磁特性分析结果，从而了解电机的启动工况下的电流、转矩等重要参数，为电机的启动控制和优化提供重要依据。
solidworks simulation 工程实例详解
solidworks simulation 工程实例详解Solidworks Simulation 工程实例详解Solidworks Simulation 是一款领先的工程仿真软件，可以帮助工程师进行各种力学仿真，分析和优化设计。
本文将以Solidworks Simulation 为主题，介绍一个工程实例，详细讲解如何使用Solidworks Simulation 进行力学仿真，并分析和优化设计。
第一步：准备工作和模型建立在开始仿真之前，我们需要准备好所需的CAD模型和设计文件。
在Solidworks 中，我们可以轻松地创建3D 模型，并添加材料属性和边界条件。
以某汽车制造商为例，我们准备仿真某车辆的车身结构。
第二步：加载模型和设置材料属性在Solidworks 中，我们首先加载车身模型，并设置材料属性。
在此示例中，我们假设车身采用铝合金，因此我们选择适当的铝合金材料，并输入其材料特性，例如杨氏模量和屈服强度。
第三步：施加边界条件和加载条件接下来，我们需要施加边界条件和加载条件，以模拟实际工作条件。
在这个案例中，我们将车轮的重力和外部荷载作为加载条件。
我们可以通过创建一组静态分析来模拟这些条件，并定义相应的加载和支撑条件。
第四步：网格生成和参数设置在进行仿真之前，我们需要生成模型的网格化表示。
这个步骤是为了使仿真更精确和准确。
Solidworks 提供了强大的网格生成工具，可以根据需要进行自动或手动网格划分。
在网格生成后，我们需要设置仿真的参数。
这些参数将决定仿真的准确性和计算时间。
我们可以设置精度，收敛准则和最大迭代次数等参数。
第五步：运行仿真和分析结果一旦完成参数设置，我们就可以运行仿真并分析结果了。
Solidworks Simulation 将根据所设定的参数和加载条件进行计算并生成结果。
在完成仿真后，我们将得到车身结构在加载条件下的应力、应变和变形分布结果。
这些结果可以用来评估设计的强度和可靠性。
simulink仿真简单实例
simulink仿真简单实例
一、模拟环境
1、MATLAB/Simulink 设计环境：
在MATLAB中开发Simulink模型，仿真模拟系统，开发系统塑造都可以在这个环境下进行。
2、LabVIEW 设计环境：
LabVIEW允许你以基于可视化技术的开发环境（VI）来创建测试，模拟，监控系统，以及自动化系统的可视化界面。
二、仿真实例
1、基于MATLAB/Simulink的仿真实例：
（1）传统的PID控制器
这是一个利用PID控制器控制速度的例子。
首先，建立一个简单的Simulink模型，包括PID控制器、电机和反馈器件。
之后，你可以调整PID参数，以提高系统的控制能力。
（2）智能控制
这是一个基于智能控制算法的实例。
通过使用神经网络，试图根据输入自动调整PID参数，使系统具有更强的控制能力。
2、基于LabVIEW的仿真实例：
（1）叉车仿真
这是一个使用LabVIEW来模拟电动叉车运行过程的实例。
你可以模拟叉车的启动过程，叉车行驶过程，并开发出任意的叉车控制算法。
（2）汽车仿真
这是一个使用LabVIEW进行汽车模拟的实例。
你可以模拟汽车的动力性能，并开发出任意类型的汽车控制算法，如路径规划算法，自动驾驶算法等。
lms simulink 实例
lms simulink 实例LMS Simulink是一种功能强大的工具，用于进行系统建模和仿真。
在本文中，我们将通过一个实例来展示Simulink的应用。
请注意，本文将以人类的视角进行写作，以增强阅读体验。
标题：使用LMS Simulink进行电机控制系统建模与仿真简介：电机控制是现代工业中常见的应用之一，它在许多领域中发挥着重要作用。
为了实现电机的精确控制，需要进行系统建模和仿真。
本文将介绍如何使用LMS Simulink来实现电机控制系统的建模和仿真。
1. 建立电机模型我们需要建立电机的数学模型。
在Simulink中，可以使用不同的模块来表示电机的各个组件，如电感、电阻、转子等。
通过将这些模块连接在一起，可以构建出完整的电机模型。
2. 设计控制算法接下来，我们需要设计控制算法，以实现对电机的精确控制。
在Simulink中，可以使用不同的控制模块来实现PID控制、模糊控制等算法。
通过将这些控制模块与电机模型连接在一起，可以实现电机的闭环控制。
3. 仿真与分析完成模型的建立和控制算法的设计后，我们可以进行仿真和分析。
在Simulink中，可以设置仿真参数，如仿真时间、输入信号等。
通过运行仿真，可以获取电机系统在不同条件下的响应，并进行性能评估和优化。
4. 结果与讨论根据仿真结果，我们可以对电机控制系统的性能进行评估和分析。
通过调整控制算法的参数，可以优化系统的响应速度、稳定性等指标。
同时，还可以通过仿真结果来验证模型的准确性和可靠性。
结论：本文介绍了使用LMS Simulink进行电机控制系统建模和仿真的基本步骤。
通过建立电机模型、设计控制算法、进行仿真和分析，可以实现对电机的精确控制。
Simulink提供了丰富的模块和功能，使得系统建模和仿真变得更加简单和高效。
希望本文能够对读者理解和应用Simulink具有一定的帮助。
以上是关于使用LMS Simulink进行电机控制系统建模与仿真的文章创作。
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指派产品不同的型号和颜色
• 选择 “触发器”选项卡， 在 “创建触发”下拉框 中选择“设置临时实体和颜色”来改变产品类型 和颜色
• 使用默认值即可，即为duniform(1,3)服从1到3 的均匀分布。
2
步骤1：构建模型布局
• 从对象库中拖放所需的对象到建模视图中
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步骤2. 定义对象流程
• 按住A键或直接选择鼠标方 式，同时用鼠标左键点击 Source对象并且拖动鼠标 至Queue对象。此时会出 现一条黄线连接。然后， 黄线将变成一条黑线，表 示Source和Queue的端口 已经连接上。 • 使用相同方法，分别连接 其它对象。
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步骤5. 观察仿真结果
• 现在模型视图处于由上到下的垂直投影 图中，该投影图在建模时经常使用，若 在模型显示方面经常使用透视图。 • 选择工具栏中的3D按钮可打开一个新的 透视图Biblioteka 15仿真透视图显示
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仿真统计结果的简单查看（1）
• 右键点击工作区 调出View Setting菜单 • 选中“Show Names”（默认 为选中）
• 如果需要备份可以使用另存为
– 主窗口“文件”菜单另存为 …
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步骤2. 定义对象流程（续）
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步骤3. 编辑对象参数
• 定义产品的流出 • 设置缓存区参数 • 设置检测设备参数
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定义产品的流出
• 双击Source对象，打开其参数对话框
7
修改产品流出间隔时间（1）
• 从“到达时间间隔” 下拉框中选择“统计分布”
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修改产品流出间隔时间（2）
• 修改选项的默认参数
仿真统计结果的简单查看（2）
• 鼠标右键单击对象，从弹出菜单选择属性，然 后从属性对话框中选中“统计”选项卡 • “统计” 选项卡中里面又包括“吞吐量”，“状 态”, “容量”, “停留时间”四个子选项卡
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仿真模型文件的保存
• 仿真文件编写过程中要注意经常保存仿真 文件 • 保存修改
– 主窗口“文件”菜单保存或者工具栏中选择保存 图标
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设置检测设备检测时间
• 双击第一个“处理器”对象 • 在参数对话框“加工时间” 下拉框中选 择 “统计分布”选项 • 将函数参数中由默认值10改为30 • 同样设置其他两个“处理器”对象
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步骤4. 编译运行仿真
• • • • 编译模型 重置模型 控制速度 运行仿真
F2键
注：在新版本中不需要时时编译，如果用到C++代码就 需要进行编译，本模型不需编译
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设置缓存区容量
• 双击“暂存区”， 其参数对话框将 会出现 • 将“最大容量” 对 应值改为 25. 点 击“应用”确认
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设置缓存区产品流选项
• 转到“临时实体流”选项卡，在 “输出” 框中, 选择 “发送至端口” 下拉框中的“指定” 选 项 • 依次点击“应用”和“确认”按钮，关闭“暂存区” 对象的参数对话框
实例1：简单仿真模型的建立
• 生产线同时生产三种产品，然后被送到监测车间的缓 存区。检测车间有三台监测系统分别对这三种产品进 行检测后，通过各自的传送带将产品运输出去
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模型描述
• 产品到达检测车间的时间服从均值为20， 方差为2的正态分布 • 到达检测车间的产品类别为1, 2, 3，分别 用不同的机器加工 • 缓存区最大容量为25件产品 • 机器加工时间服从（0，30）的指数分布 • 传送带传输速度为2m/s