第5 章 节 imulink 在系统仿真中的应用 《控制系统仿真与CAD》精品课课件.ppt

高等应用数学问题的MATLAB求解MATLAB语言与应用 5.3.3 非线性系统的线性化 5.4 子系统与模块封装技术 子系统概念及构成方法 模块封装方法 模块集构造 5.4.1 子系统概念及构成方法 5.4.2 模块封装方法 这时离散控制器的传递函数模型为: 这些语句能够得出和 Simulink 完全一致的结果，且分析格式更简单，但也应该注意到其局限性，因为该方法只能分析线性系统，若含有非线性环节则无能为力，而 Simulink 求解则没有这样的限制。 建立了仿真模型之后，就可以给出下面MATLAB命令，对该系统进行仿真，并得出该时变系统的阶跃响应曲线，如图所示。 Simulink仿真框图如下： 5.3非线性系统分析与仿真 分段线性的非线性环节 非线性系统的极限环研究 非线性系统的线性化 5.3.1分段线性的非线性环节 5.3.2 非线性系统的极限环研究 高等应用数学问题的MATLAB求解MATLAB语言与应用 (第二版) 东北大学信息学院 高等应用数学问题的MATLAB求解MATLAB语言与应用 东北大学信息学院 第5 章 Simulink 在系统仿真中的应用 薛定宇 著. 控制系统计算机辅助设计－MATLAB 语言与应用 （第二版）. 北京: 清华大学出版社，2006 . CAI课件开发: 解志斌 主要内容 Simulink 建模的基础知识 Simulink 建模与仿真 非线性系统分析与仿真 子系统与模块封装技术 M-函数、S-函数编写及其应用 本章要点小结 5.1 Simulink建模的基础知识 Simulink简介 Simulink下常用模块简介 Simulink下其他工具箱的模块组 5.1.1 Simulink 简介 控制系统仿真研究的一种很常见的要求是通过计算机得出系统在某信号驱动下的时间响应，从中得出期望的结论。 对线性系统来说，可以按照第4章介绍的方法，对于更复杂的系统来说，Simulink 环境就是解决这样问题的理想工具，它提供了各种各样的模块，允许用户用框图的形式搭建起任意复杂的系统，从而对之进行准确的仿真。 输入 open_system (‘ simulink ’) 命令将打开模型库，库中还有下一级的模块组，如连续模块组、离散模块组和输入输出模块组等，用户可以用双击的方式打开下一级的模块组，寻找及使用所需要的模块。 单击 MATLAB 命令窗口工具栏中的Simulink 图标，也可以打开 Simulink 模块浏览器窗口。 5.2Simulink 建模与仿真 Simulink 建模方法简介 仿真算法与控制参数选择 Simulink 在控制系统仿真研究中的应用举例 5.2.1 Simulink 建模方法简介 【例5-1】考虑图5-16中给出的典型非线性反馈系统框图，其中控制器为 PI 控制器，其模型为: 由于系统中含有非线性环节，所以这样的系统不能用第 4 章中给出的线性系统方法进行精确仿真，而建立起系统的微分方程模型，用第 2 章中介绍的方法去求解也是件很烦琐的事，如果哪步出现问题，则仿真结果就可能出现错误。 图 5-16: Simulink 是解决这样问题的最有效的方法，可以用下面的步骤搭建此系统的仿真模型： ①打开模型编辑窗口; 首先打开一个模型编辑窗口，这可以单击 Simulink 工具栏中新模型的图标或选择菜单项实现。 ②复制相关模块; 将相关的模块组中的模块拖动到此窗口中 ③修改模块参数; ④模块连接; ⑤系统仿真研究; 5.2.2 仿真算法与控制参数选择 选中 Simulink 模型窗口的 Simulation 菜单项，其中的 Configuration Parameters 菜单项允许用户设置 仿真控制参数： ① Start time 和 Stop time 栏目分别允许用户填写仿真的起始时间和结束时间。 ② Solver options 的 Type 栏目有两个选项，允许用户选择定步长和变步长算法。 ③仿真精度控制有 Relative Tolerance 选项、Absolute Tolerance 等，其中相对误差限的默认值设置为 1e-3，该值在实际仿真中显得偏大，建议选择 1e-6 和 1e-7。值得指出的是，由于采用的变步长仿真算法，所以将误差限设置到这样小的值也不会增加太大的运算量。 ④在仿真时还可以选定最大允许的步长和最小