自动控制理论实验指导书(仿真2010).pdfVIP

实验一实验一 典型环节典型环节的的 MATLAB 仿真仿真 实验一实验一 典型环节典型环节的的 仿真仿真 一、一、实验目的实验目的 一一、、实验目的实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解 SIMULINK 功能模块的使用方法。 2 ．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应 曲线的理解。 3 ．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、二、SIMULINKSIMULINK 的使用的使用 二二、、SIMULINKSIMULINK 的使用的使用 MATLAB 中 SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。 利用 SIMULINK 功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB 软件，在命令窗口栏 “ ”提示符下键入 simulink 命令，按Enter 键或在工具栏单击 按钮，即可进入如图 1-1 所示的 SIMULINK 仿真环境下。 2 ．选择File 菜单下 New 下的 Model 命令，新建一个 simulink 仿真环境常规模板。 3 ．在 simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。 图 1-1 SIMULINK 仿真界面 图 1-2 系统方框图 以图 1-2 所示的系统为例，说明基本设计步骤如下： 1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击 simulink 下的 “Continuous ”，再将 右边窗口中 “Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的 “untitled ”窗口。 2 ）改变模块参数。在 simulink 仿真环境 “untitled ”窗口中双击该图标，即可改变 传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数， 数字之间用空格隔开；设置完成后，选择 OK，即完成该模块的设置。 23 3 ）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的 simulink 的模块库中，建立 系统所需的传递函数模块。例：比例环节用 “Math ”右边窗口 “Gain ”的图标。 4 ）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“Source”，将右边窗口中“Step” 图标用左键拖至新建的 “untitled ”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5 ）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的 “Sinks”，就进入输出方式模块库，通 常选用 “Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的 “untitled ”窗口。 6 ）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math ” 模块库右边窗口“Sum” 图标，并用鼠标双击，将其设置为需要的反馈形式 （改变正负号）。 7 ）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。 8 ）运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的 “ ”按钮，便能自动运行仿真 环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击 “Scope”元件，即可看到响应曲线。 三、三、实验实验原理原理 三三、、实验实验原理原理 1．比例环节的传递函数为 Z R G(s) = ? 2 = ? 2 = ?2 R = 100K,R = 200K 1 2 Z R 1 1 其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-3 所示。 图 1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形 2．惯性环节的传递函数为