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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Fil
2、e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；设置完成后,选择OK,即完
3、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
4、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 其对应的模拟电路与SIMULINK图形如图1-3所示.图1-3 比例环节的模拟电路与SIMULINK图形2惯性环节的传递函数为其对应的模拟电路与SIMULINK图形如图1-4所示. 3积分环节的传递函数为其对应的模拟电路与SIMULINK图形如图1-5所示.图1-4 惯性环节的模拟电路与SIMULINK图形图1-5 积分环节的模拟电路与与SIMULINK图形4微分环节的传递
5、函数为其对应的模拟电路与SIMULINK图形如图1-6所示.图1-6 微分环节的模拟电路与与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与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与SIMULINK图形曲线其对应的模拟电路与SIMULINK图形如图1-8所示.图1-8 比例+积分环节的模拟电路与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,观察并记录其单位阶跃响应波形.1 比例环节和； 2 惯性环节和3 积分环节4 微分环节 5 比例+微分环节PD和 6 比例+积分环节PI和、五、实验报告1画出各典型环节的SIMULINK仿真模型.2. 记录各环节的单位阶跃响应波形,并分析参数对响应曲线的影响.3. 写出实验的心得与体会.六、预习要求1熟悉各种控制器的原理和结构,画好将创建的SIMULINK图形.2预习MATLAB中SIMULINK的基本使用方法.9 / 9
