《基于MATLABSIMULINK的系统建模和仿真应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于MATLABSIMULINK的系统建模和仿真应用（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于MATLAB SIMULINK的系 统建模和仿真应用 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题1 使用Simulink创建系统 求解非 线性微分方程 其初始 值为 绘制函数的波形 创建仿真系统为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题2 力 质量系统 要拉动一个箱子 拉力f 1N 箱子质量为M 1kg 箱子与地面 存在摩擦力 b 0 4N m s 其大小与车子 的速度成正比 Simulink仿真实例 基于MATLAB SI
2、MULINK的系统 建模与仿真 其运动方程式为 拉力作用时间为2s 建构的模型为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 因有摩擦力存在 箱子最终将会停止前 进 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题3 力 弹簧 阻尼系统 假设箱子与地面无 摩擦存在 箱子质量为M 1kg 箱子与墙壁间有线 性弹簧 k 1N m 与阻尼器 b 0 3N ms 1 阻尼器主 要用来吸收系统的能量 吸收系统的能量转变成热 能而消耗掉 现将箱子拉离静止状态2cm后放开 试 求箱子的运动轨迹 Simulink仿真实例 基于MATLAB
3、 SIMULINK的系统 建模与仿真 运动方程式为 构建的模型为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 因有阻尼器存在 故箱子最终会停止运 动 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题4 下图所示简单的单摆系统 假 设杆的长度为L 且质量不计 钢球的质量为 m 单摆的运动可以以线性的微分方程式来 近似 但事实上系统的行为是非线性的 而 且存在粘滞阻尼 假设粘滞阻尼系数为 bkg ms 1 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 选取b 0 03 g 9 8 L 0 8
4、m 0 3 所构 建的模型 单摆系统的运动方程式为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题5 蹦极跳系统 当你系着弹力 绳从桥上跳下来时 会发生什么 这里 以蹦极跳作为一个连续系统的例子 自由下落的物体满足牛顿运动定 律 F ma 假设绳子的弹性系数为k 它的拉伸影响系统的动力响应 如果 定义人站在桥上时绳索下端的初始位 置为0位置 x为拉伸位置 那么用 b x 表示绳子的张力 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 设m为物体的
5、质量 g是重力加速度 a1 a2是空气阻尼系数 系统方程可以表 示为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 在MATLAB中建立这个方程的Simulink模型 这里需要使用两个积分器 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 一旦x和它的导数已经搭好 就可以使用 一个增益模块表示空气阻力比例系数 使用 Function模块表示空气阻力中的非线性部分 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 b x 是通过门槛为0的x条件式确定的 可以使用一个Switch模块来实现判断条件 Si
6、mulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 最终系统Simulink模型方块图为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 仿真过程中 设绳索长度 30m 起始速度 为0 物体质量为90kg g为9 8m s2 弹性系 数k为20 a1和a2均为1 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 仿真曲线为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 假设未伸长时绳索的端部距地面为50m 为了得到更真实的曲线 将50减去输出位置 Simulink仿真实例 基
7、于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 可以看到 眺跃者已经撞到了地上 仿真曲线为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 首先在例1模型中添加一个output模 块 并将模型文件保存为bungee cmd 然后建立一个脚本文件试验不同的k值 当地面的距离为正时停止仿真 例题6 通过例题5的仿真 可以看 到 跳跃者的身体碰到了地面上 现在 想选择一个安全的绳索 编写一个脚本 文件尝试不同的弹性常数 以保证90千 克重的身体安全的最小弹性常数值 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真
8、实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题7 模型和模块的属性中包含回调函 数 下图是蹦极跳的模型方块图 当运行这 个模型时 并不需要设置参数 这是因为蹦 极模型文件中先执行回调函数 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题8 建立一个积分器 输入为1 初始 条件为 50 如果输出超过20 则重置为 100 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系
9、统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 例题9 重置弹力球 一个弹力球以15m s 的速度从距水平设置10m的高度抛向空中 球 的弹力为0 8 当球到达球面时 重新设置其 初始速度为0 8x x是重置时刻球的速度 即 积分器的状态 球的抛物线运动满足下列公式 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 其中 为球的速度 为球的初始速度 为重力加速度 为球从起始位置开始 的高度 为球的初始高度 即球距地面的 高度 因此球距地面的实际高度为 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真 Simulink仿真实例 基于MATLAB SIMULINK的系统 建模与仿真
