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1、实验一 典型环节的MATLAB仿真一、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、SIMULINK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F
2、ile菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图 3在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。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
3、置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。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
4、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、实验原理1比例环节的传递函数为 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其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-4所示。 3积分环节(I)的传递函数为其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。图1-4 惯性环节的模拟
5、电路及SIMULINK图形图1-5 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形4微分环节(D)的传递函数为 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-6所示。图1-6 微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形5比例+微分环节（PD）的传递函数为其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-7所示。6比例+积分环节（PI）的传递函数为 图1-7 比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形曲线其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-8所示。图1-8 比例+积分环节的模拟电路及SIMULINK图形曲线 四、实验内容按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并
6、记录其单位阶跃响应波形。 比例环节和； 图1-1 比例环节的模拟电路 惯性环节和 积分环节图3-1积分环节的模拟电路 微分环节图4-1微分环节的模拟电路 比例+微分环节（PD）和图5-1比例+微分环节的模拟电路 比例+积分环节（PI）和图6-1比例+积分环节的模拟电路五、心得体会 比例环节和； 图1-1 比例环节的模拟电路图1-2 比例环节的仿真图 惯性环节和 图2-1 惯性环节的模拟电路图2-2 惯性环节的仿真图 积分环节图3-1积分环节的模拟电路图3-2积分环节的仿真图微分环节图4-1微分环节的模拟电路图4-1微分环节的仿真图比例+微分环节（PD）和图5-1比例+微分环节的模拟电路图5-2比例+微分环节的仿真图 比例+积分环节（PI）和图6-1比例+积分环节的模拟电路图6-2比例+积分环节的仿真图心得体会：通过对一些电路图的仿真，初步了解了SIMULINK功能模块的使用方法，熟悉MATLAB桌面和命令窗口，同时对各种典型环节响应曲线有了更深刻的理解，初步知道了各参数变化对典型环节动态特性的影响。
