实验一 典型环节的MATLAB仿真_典型环节的matlab仿真

实验一 典型环节的MATLAB仿真由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“典型环节的matlab仿真”。

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File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。

图1-1

SIMULINK仿真界面 图1-2

系统方框图

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

G(s)Z2R22Z1R1R1100K,R2200K

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

Z2R12Z1R2C110.2s1R2G(s)R1100K,R2200K,C11uf

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

G(s)Z211Z1R1C1s0.1sR1100K,C11uf

其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。

图1-5 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图1-4 惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形

4．微分环节(D)的传递函数为

G(s)Z2R1C1ssZ1R1100K,C110uf C2C10.01uf

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

G(s)Z2R2(R1C1s1)(0.1s1)Z1R1C2C10.01uf R1R2100K,C110uf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 R21Z2C1s1G(s)(1)R1R2100K,C110uf

Z1R1s

图1-7 比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形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

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G1(s)1和G1(s)2；

图1-1 比例环节的模拟电路

② 惯性环节G1(s)11和G2(s) s10.5s1

③ 积分环节G1(s)1s

图3-1积分环节的模拟电路

④ 微分环节G1(s)s

图4-1微分环节的模拟电路

⑤ 比例+微分环节（PD）G1(s)s2和G2(s)s1

图5-1比例+微分环节的模拟电路

⑥ 比例+积分环节（PI）G1(s)11和G2(s)11

s2s

图6-1比例+积分环节的模拟电路

五、心得体会

⑥ 比例环节G1(s)1和G1(s)2；

图1-1 比例环节的模拟电路

图1-2 比例环节的仿真图 11⑦ 惯性环节G1(s)和G2(s)

s10.5s1

图2-1 惯性环节的模拟电路

图2-2 惯性环节的仿真图

⑧ 积分环节G1(s)1s

图3-1积分环节的模拟电路

图3-2积分环节的仿真图

4微分环节G(s)s ○1

图4-1微分环节的模拟电路

图4-1微分环节的仿真图

5比例+微分环节（PD）G(s)s2和G(s)s1 ○

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

⑥ 比例+积分环节（PI）G1(s)11s和G2(s)112s

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。