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1、电子信息系统仿真与设计课程设计报告设计课题：蹦极跳系统的动态仿真姓名：学 院：专 业：班 级：学号：日 期 指导教师：蹦极跳系统的动态仿真一、问题描述:蹦极跳是一种挑战身体极限的运动，蹦极者系着一根弹性绳从高处的桥梁(或山崖等)向下跳。在下落的过程中，蹦极者几乎处于失重状态。应用Simulink 对蹦极跳系统进行仿真研究。二、系统模型及建模分析：按照牛顿运动规律，自由下落的物体由下式确定:11其中，m为人体的质量，g为重力加速度，x为物体的位置，第二项和第三 项表示空气的阻力。其中位置x的基准为蹦极者开始跳下的位置(即选择桥梁 作为位置的起点x = 0),低于桥梁的位置为正值，高于桥梁的位置为
2、负值。如果桥梁基准面人体系在一个弹性常数为k的弹性绳索上, 其对落体位置的影响为：厂一 kx, x 0b(x)二 0, x 匚 b |lcc.j |iiePtdc udQinzantReady1-00%cde45.3r如戢1y = x+y2、设系统微分方程为1 y(D二2，试建立系统模型并仿真参数设置：设置开始时间Start Time=1；初始值Initial Condition=2; OS 口旨哲出牌扣仝10 3File Edit Vie1 Simulation! Format Tools HelpReac 112%x(t) = 8A (cos t + cos 3t + 丄 cos 5t)3
3、、利用 simulink 仿真 兀2925，取 A=1, 建立f3.m文件：func tion x二f(t)x=(8 *1 /(pi2) *(cos(2 *pi *t ) + (1/9) *cos(3 *2* pi *t ) + (1/25) *cos(5 *2*pi*t)建立simulink仿真模型，并进行仿真输出，如下:当Sample time设置不合适时，图像会出现因取点不足产生的失真。此时取Sample time=0.01.4、建立如图1所示的仿真模型并进行仿真，改变增益，观察x-y图形变化，并 用浮动的scope模块观测各点波形。XY GraphFloatingScope当Slide
4、r Gain为1时XY Graph显示为一个圆，Slider Gain逐渐变大时,XY Graph 变成形状不同的椭圆。以Slider Gain=1.8为例，可得x-y图形和各点的波形图，如下: 5、有初始状态为0的二阶微分方程x + 5x + ，4x = 2u(t)其中u(t)是单位阶跃 函数，试建立系统模型并仿真。对该方程两边进行Laplace变换，整理得传递函数：G(s)=0.2/(s2+0.2*s+0.4)，构建模型并仿真，如下:FileEdit View Simulation Format Tools HelpD亀a圧卜一 Al L. _輛unthled *I =丨巨b此测rE3 S
5、copePPP屈走踏0.71 *IPF| 卜hliooode450.6 - n片.6、通过构造SIMULINK模型求y 7 C0S(t)dt的结果，其中初值分别为yl(0)=0,y2(0)=1令初值分别为yl(O)=O, y2(0)=l,得仿真结果，如下:yl(O)=O 时y2(0)=1 时R 亍I为临界阻尼情况;7、分析二阶动态电路的零输入响应图2为典型的二阶动态电路，其零输入响应有过阻尼、匕和临界阻尼 和欠阻尼三种情况，已知L=0.5H, C=0.02F, R=l, 2, 3,，13。，初始值 UcL(0) 0求的零输入响应并画出波形。(1用simlink的方法，2用脚 本文件的方法)LC
6、 TR图2题目5二阶动态电路 分析可知：R R弋C，为过阻尼情况;为欠阻尼情况;(1) R=10,为临界阻尼情况:(2) R=2,为欠阻尼情况:E Floating Scope口回M科園釦凰An i1245(3) R=26,为过阻尼情况:E Floating Scope聶*2鬲期昨僧国I凹嘩Time Dl1st 0利用脚本文件实现：(R=10,临界阻尼情况)建立fun.m脚本文件func tion dv=f un(t,v)dv二zeros(2,l);dv(l)=v(2);%v( 1)为原函数,v(2)为一次的。dv(2)为二次的 dv(2)=-100 *v(1)-20 *v(2);在MATLAB命令窗口中输入： T,V=ode45(fun,0 4,1 0);plo t(T,V(:,1)8、一池中有水2000m3，含盐2 kg,以6m3 /分 的速率向池中注入浓度为0.5 kg/ m3的盐水，又以4 m3 /分的速率从池中流出混合后的盐水，问欲使池 中盐水浓度达到0.2 kg/ m3，需要多长时间？（1用simlink的方法，2用脚 本文件的方法）【附加：试画出浓度vs时间的曲线】设t时刻的浓度为c(t)，故设计模型并连接如下：File Edit View Simulatiom Format Tools Help 121|0唇|% 电亀 I1|! 卜 珈.| 乩丄t 11CE*
