1、典型环节的 MATLAB仿真作者 :日期 :?实验一典型环节的 A LAB 仿真一、实验目的1熟悉 M TLA 桌面和命令窗口 ,初步了解 SI ULIN 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、 SI U IN的使用ATLAB 中 SI ULI 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 M TLAB 软件 ,在命令窗口栏“ ”提示符下键入 smui 命令，按 Ente键或在工具栏单击
2、按钮 ,即可进入如图 1-所示的 SIMULINK 仿真环境下。2.选择 Fle 菜单下 Ne下的 Model 命令 ,新建一个 sim ink 仿真环境常规模板。3在 simlin 仿真环境下 ,创建所需要的系统。图1-1图1-2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 simlink 下的“C tinuous”，再将右边窗口中“ ransfer Fe”的图标用左键拖至新建的“unt led”窗口。2）改变模块参数。在 imuin 仿真环境“ untitle”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
3、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 K ，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 sim li k 的模块库中 ,建立系统所需的传递函数模块。例：比例环节用“M t”右边窗口“ Gai”的图标。4)选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击smuli 下的“ Surce”,将右边窗口中“ Step”图标用左键拖至新建的“ un itl d”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“ Si ks”,就进入输出方式模块库 ,通常选用“ S o e”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled
4、 ”窗口。）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“ Mat” 模块库右边窗口“Sm”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“ S ope”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Z 2R22R1 100K , R2 200KG( s)R1Z1其对应的模拟电路及SI ULI K 图形如图 1所示。图 1-3比例环节的模拟2 惯性环节的传递函数为R2Z 2R12R1 100K , R2
5、 200K ,C1 1ufG( s)R2 C1 10.2sZ11其对应的模拟电路及SIMULIN 图形如图 1-4 所示。3积分环节 (I ）的传递函数为Z 211100K ,C1 1ufG (s)R1 C1 sR1Z10.1s其对应的模拟电路及SIM LINK 图形如图 1-5 所示。图 1-4 惯性环节的模拟图 1-5 积分环节的模拟电微分环节（ D)的传递函数为Z 2R1C1ssR1 100K , C1 10ufG (s)Z1C 2C10.01uf其对应的模拟电路及SMUL NK 图形如图 1-6 所示。5. 比例 +微分环节 ( D）的传递函数为G ( s)Z 2R2(R1C1 s 1
6、)(0.1s1)Z1R1R1 R2100K , C110ufC 2C10.01uf其对应的模拟电路及SIMULIN 图形如图 1-7所示。6. 比例 +积分环节（ I) 的传递函数为G( s)R21(1 1)Z 2C1sZ1R1sR1R2100K , C110uf图 1-7 比例 +微分环节的模其对应的模拟电路及SIM LIN 图形如图 1-8 所示。四、实验内容图 1-8 比例 +积分环节的模按下列各典型环节的传递函数 , 建立相应的 SIMULI K 仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。比例环节 G1 ( s)1和 G1 ( s)2 ；2惯性环节 G1( s)1 和 G2 (s)11s10.5s?3积分环节 G1 ( s)1s4微分环节 G1 ( s)s5比例微分环节（ PD） G1 (s)s2 和 G 2 (s)s1比例 +积分环节（ I ） G1 (s)11和 G2 ( s)11s2s、五、实验报告1. 画出各典型环节的 SM L NK 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 SMU NK图形。2预习 M TLB 中 IMULINK的基本使用方法。
