第5章 simulink建模与仿真1 (1)..pptVIP

5.4 基于simulink的一个简单仿真系统 模块介绍 5.7 仿真参数设置 结果如下：上图为v(t), 下图为h(t). 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 7.4.1非线性系统的模拟 例7.4.1 汽车行驶如图7.4.1所示的斜坡上通过受力分析可知在平行于斜面的方向上有三个力作用于汽车上：发动机的力、空气阻力和重力沿斜面的分量下滑力。设计汽车控制系统并进行仿真。 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 空气阻力的值为阻力系数，汽车前截面积A和动力学压力P三项的乘积。其中 其中，表示空气的密度，表示汽车速度与风速之和。 假设 且风速以下式的规律变化： 因此，空气阻力可以近似为： 下面假设马路的斜角于位移的变化率符合规律： 则下滑力为： 用简单的比例控制法来控制车速： 其中， 为驱动力， 为期望速度值， 为反馈增益。这样驱动力正比于速度误差。实际中的驱动力是在上面所设的上下界中变化。于是选 。此系统的Simulink模型如图7.4.2所示，仿真时间为1000s。 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 非线性的下滑力和空气阻力分别由函数模块来计算。其中标签为Aero Force 的函数模块的对话框中的【Expression】区中应填写0。001*(u[1]+20*sin(0.01*u[2]))^2，标签为Hill Force的应填写30*sin(0.0001*u[1])。显示模块（Display）用作速度表，而示波器模块（Scope）则记录了速度变化曲线，如图7.4.3所示。 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 7.4.2 混和系统PID控制器仿真 混合系统包括连续和离散两种元素。下面的例子可以更加具体的说明混和系统的创建过程。 例7.4.2 为了说明混和系统模型的结构，可以对例7.4.1中的连续控制器用一个采样时间为0。5s的离散比例积分－微分控制器代替。 图7.4.4显示了连续的PID控制器。此控制器包括三个部分：比例部分、积分部分和微分部分。这三个部分都对计算误差v进行操作。 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 其中比例部分对v信号提供一个比例增益， 其表达式为： 积分部分用来消除静态误差。 其表达式为： 对此积分部分需要注意的问题是，若plant模块对起输入信号的变化响应相对比较饱满，则积分就会很快的增加，这种现象成为“积分饱和”。积分饱和可以通过对 加一个上界或下界加以消除。 微分部分在模型中起衰减的作用。其输出正比于v的变化率： 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 这就是连续的PID控制器。而离散的PID控制器是在此基础上用离散积分器代替积分部分，有用离散微分模块来近似微分部分。一阶数值微分近似为： 此微分近似的传递函数为： 第七章Simulink建模和仿真 7.4 系统仿真举例 图7.4.5所示即为使用了离散PID控制器的汽车模型。其中 此模型除控制器 的部分之外都与例1是完全相同的。 输出选项 Refine output Produce additional output Produce specified output only 5.8 子系统 建立子系统有助于简化系统结构，提高系统设计的层次性。 一、子系统的概念 是系统构成的一部分，表现形式为具有几个输入输出端口的模块，内部结构在系统中不表现出来。 二、子系统分类 无条件子系统 条件执行子系统 1、使能子系统 2、触发子系统 3、函数调用子系统 建立子系统的方法： 直接选中已有模块，形成子系统 添加一个Subsystem模块到模型中，然后进行编辑 1、使能子系统 需要添加使能端，在使能信号为所需要状态时，系统才会激活运行 使能子系统及对应内部结构 一个系统中不能含多个enable和triggered信号 例题5-1： 2、触发子系统 存在一个出发端，通过触发事件是否发生来控制子系统是否执行。 例题5-2： 使能触发子系统及对应内部结构 3、使能触发子系统 4、其它子系统 端口和模