matlab在自控中的初步使用.docxVIP

PAGE 1 PAGE 0 华北电力大学 实?习?报?告 | | ? ? ? ? ? ? 课题名称 Matlab???????__________________ 课程名称 现代工程控制理论????????? ? | | 专业班级： ???? 学生姓名： 学 号：???? 成 绩： 指导教师： ??????? 实习日期：?  目录 TOC \o 1-2 \h \z \u 1 实验目的与要求 2 2 实验内容 2 2.1 m函数的书写 2 2.2 Simulink仿真 3 2.3 MATLAB控制系统仿真工具函数 6 3 实验心得 7 实验目的与要求 熟悉MATLAB软件的应用方法，了解MATLAB软件变量的定义， m函数的书写及常见流程控制语句，学会绘制简单函数曲线. 练习基于Simulink搭建简单控制系统并进行仿真的方法。 练习应用MATLAB控制系统仿真工具函数进行简单系统的仿真方法。 在文档加入物理系统建立微分方程练习题目。 实验内容 m函数的书写 例一：利用matlab处理分段函数 书写此分段函数的m函数，并调用函数绘制相关函数曲线。 编辑框中输入代码 function y=funct(x) if abs(x) 1 y=x^2-1; else y=sqrt(1-x^2); end 调用函数绘制曲线fplot(@(x)funct(x),[-2,2],b); Simulink仿真 Simulink建模与仿真步骤: 画出系统框图，将需仿真的系统根据功能划分为子系统，然后选用模块搭建每个子系统。 拖拽模块库中所需模块到空白模型窗口中，按系统框图的布局摆好并连接各模块。 若系统比较复杂，可将同一功能模块封装成一个子系统。 设置各模块的参数和仿真有关的各种参数。 保存模型，运行仿真，观察结果。 调试并修改模型，直到结果符合要求为止。 微分方程实例： 下图为RLC电路，电源为直流电压源Vi=20V,电阻R=5 ，电容 C=70F,电感L=70mH 图 1.RLC 解：由基尔霍夫定律可得 得到微分方程 设x=Vc(t),代入数值则原方程可化为 搭建并连接好各模块 图 2. 框架图 示波器显示波形如图 图 3.波形 由图可知，当电压为直流电压源时，电容两端的电压随时间呈振荡衰减。 MATLAB控制系统仿真工具函数 微分方程实例：在RC低通滤波器电路中，电阻 R=10Ω ，理想电压源 Vi=15 V，电容 C=50F。试分析电容元件的时域特性。 图 4. RC低通滤波器电路 解：设输入量为Vi,输出量为电容两端电压Vc(t),根据基尔霍夫定律，可以列出 得到微分方程 设 建立导数函数 function dy=RC(t,y) Vi=15; R=10; C=50e-6; dy=(Vi-y)/(R*C); 使用ode函数进行仿真，时间为0～0.01s，电容两端电压初始值为0V [t,y]=ode45(RC,[0,0.01],0) plot(t,y) axis([0 0.01 0 20]) title(Vc-Time) xlabel(Time/s) ylabel(Vc/V) 如图 图5.电容元件 Vc逐渐增大，稳态值为电源电压 实验心得 经过一周多的学习，我对simulink仿真有了一定的了解，对matlab建立m函数，进行了简单的练习，通过实际的物理系统建立微分方程并求解，不仅学习了仿真的方法，在求解过程中也进一步熟悉了微分方程的格式和求解过程。 Matlab是一款功能十分强大的软件，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。 在后续的课程学习当中，matlab占据了非常重要的位置，因此需要全面的掌握matlab的相关应用，助力课程学习。