Simulink熟悉与及其应用上机实验报告.docx

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上机实验报告
实验项目名称Simulink熟悉与及其应用
所属课程名称系统仿真与MATLAB
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上机实验报告
实验项目名称Simulink熟悉与及其应用
所属课程名称系统仿真与MATLAB
实验概述：
【实验目的及要求】本部分的目的在于学习matlab中有关simulink的正确使用及其应用，包括：simulink的基本使用、模型的建立、模型的复制剪切粘贴、命名等、线的基本使用、子系统的建立、属性的设置、参数的设置与应用、simulink仿真运行参数的设置等。
通过该实验，要求能够做到不查参考书，能熟练编写基本的simulink应用。
【实验环境】(使用的软件):
[1] 建立如图1所示系统结构的Simulink模型，并用示波器(Scope)观测其单位阶跃和斜坡响应曲线。
图1单位阶跃模型
斜坡输入模型
单位阶跃响应曲线
斜坡响应曲线
[2] 建立如图2所示PID控制系统的Simulink模型，对系
统进行单位阶跃响应仿真，用plot函数绘制出响应曲线。其中、=10,&=3,kd=2。要求PID部分用subsystem实现，参数kp、ki、kd通过subsystem参数输入来实现
图2
Simulink模型：
Subsystem(PIDController)内容:
单位阶跃响应输出图像:
输出指令：
plot(ScopeData(:,1),ScopeData(:,2),'-r')xlabel('Time')ylabel('Output')title('阶跃响应输出曲线')gridon操作步骤：
将Scope中的Parameter选项中的Savetoworkspace选中，然后运行上述指令。
[3] 建立求解非线性微项gfFK的数值解
并绘制函数的波形(x与X，的波形)，其新州植切模型：x(0)初值设置为2。
微分方程的数值解为：x=0输出图像：
建立如图4所示非线性控制系统的Simulink模型并仿真，用示波器观测c(t)值，并画出其响应曲线。
输出(c(t))图像:
图5所示为简化的飞行控制系统、试建立此动态系统的simulink模型并进行简单的仿真分析。其中,
25

a
系统输入input为单位阶跃曲线，ka2,kb1。
图5具体要求如下：
⑴采用自顶向下的设计思路。
(2) 对虚线框中的控制器采用子系统技术。
(3) 用同一示波器显示输入彳号input与输出信号output。
(4) 输出数据output到MATLAB工作空间，并绘制图形。
模型：
Workspace输出图像：
操作代码：
plot(,,'-r')xlabel('Time')ylabel('Output')title('实验五阶跃响应输出曲线')gridon输出图像：
实豉五阶跃响应输出曲线
・=；
01…L………;……一.....…_
gi—i
051015
Tme
图6所示为弹簧一质虽一阻尼器机械位移系统。请建立此动态系统的Simulink仿真模型，然后分析系统在外力F(t)作用下的系统响应(即质虽块的位移y(t))。其中质虽块质虽m=5kg，，弹黄的弹性系数K=5;并且质虽块的初始位移与初始速度均为0。
说明：外力F(t)由用户自己定义，目的是使用户对系统在不同作用下的性能有更多的了解。
图6弹簧一质量一阻尼器机械位移系统示意图提示：
(1) 首先根据牛顿运动定律建立系统的动态方程，如下式所示：
dytdytm:—fkytFtdt2dt分模块Integrator对位移的微分进行积分以获得位移yt，且积分器初估值均为0。
：
d2ytFtfdytk2ytdtmmdtm然后以此式为核心建立系统模型。
Simulink模型:
仿真输出结果：
y(t)的图像如下所示，每条曲线对应不同的信号(F(t))来源
【小结】通过本次实验，我学习到了很多关于MatlabSimulink的知识,对于系统仿真相关的内容有了更加深入的了解。在做实验二PID控制