計(jì)算機(jī)建模與仿真

1、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：控制系統(tǒng)模型的建立與仿真 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 4 同組學(xué)生姓名： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)日期： 2018.4 實(shí)驗(yàn)成績： 批改教師： 批改時(shí)間： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 熟悉MATLAB控制系統(tǒng)工具箱中線性控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型的相關(guān)函數(shù)；2.熟悉SIMULINK 模塊庫，能夠使用SIMULINK 進(jìn)行控制系統(tǒng)模型的建立及仿真。二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1、PC機(jī)1臺并安裝MATLAB7.0以上版本。三、實(shí)驗(yàn)過程1. 熟悉線性控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型的相關(guān)函數(shù)。（1）tf ( )函數(shù)可用來輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)該函數(shù)的調(diào)用格式為 G = tf ( num, den ); 其中num, den 分別為系統(tǒng)傳遞函數(shù)

2、的分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)向量。返回的G 為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)形式。但如果分子或分母多項(xiàng)式給出的不是完全的展開的形式，而是若干個(gè)因式的乘積，則事先需要將其變換為完全展開的形式，兩個(gè)多項(xiàng)式的乘積在MATLAB下借用卷積求取函數(shù)conv( )得出，其調(diào)用格式為：p=conv(p1,p2)MATLAB還支持一種特殊的傳遞函數(shù)的輸入格式，在這樣的輸入方式下，應(yīng)該先用s=tf(s)定義傳遞函數(shù)算子，然后用數(shù)學(xué)表達(dá)式直接輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。請自己通過下面兩個(gè)例子來演示和掌握tf ()和s=tf(s)算子這兩種輸入方式。例1 設(shè)系統(tǒng)傳遞函數(shù) 輸入方式一：num = 1, 5, 3, 2; den = 1, 2, 4

3、, 3, 1; %分子多項(xiàng)式和分母多項(xiàng)式 G = tf ( num, den ) %這樣就獲得系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型G輸入方式二：s=tf(s); G=( s3 + 5* s2 + 3* s + 2)/( s4 + 2*s3 + 4* s2 + 3* s + 1)任務(wù)一：將下列傳遞函數(shù)分別采用上面兩種輸入方式進(jìn)行輸入，并截圖記錄。 提示：借助conv( )函數(shù)獲得分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)（2）zpk ()函數(shù)可得到控制系統(tǒng)的零極點(diǎn)形式的傳遞函數(shù)該函數(shù)的調(diào)用格式為 G = zpk ( Z, P,K ) 其中K為系統(tǒng)傳函零極點(diǎn)形式的增益，Z, P 分別為系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)列向量。返回的G 為傳遞函數(shù)形式

4、。例2 設(shè)系統(tǒng)傳遞函數(shù) 任務(wù)二：在MATLAB命令窗口中驗(yàn)證下面的命令，并截圖記錄。（3）已知傳遞數(shù)函的分子、分母多項(xiàng)式系數(shù)，可用tf2zp( )函數(shù)求出傳函的零點(diǎn)向量、極點(diǎn)向量和增益。該函數(shù)的調(diào)用格式為 Z, P,K = tf2zp ( num, den ) 已知傳遞數(shù)函的零點(diǎn)、極點(diǎn)和增益，可用zp2tf ( )函數(shù)求出傳函的分子、分母多項(xiàng)式系數(shù)。該函數(shù)的調(diào)用格式為 num, den= zp2tf ( Z, P,K)任務(wù)三：以為例，練習(xí)這兩個(gè)函數(shù)的使用，并截圖記錄。任務(wù)四：在SIMULINK 環(huán)境下搭建階躍響應(yīng)時(shí)的模型，并用示波器觀測輸出波形，將示波器橫軸終值修改為50，記錄仿真圖及示波器波

5、形并截圖記錄。A) （傳遞函數(shù)形式）B） （零極點(diǎn)形式）2. 求圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中K1=10，K2=20。3. 已知系統(tǒng)狀態(tài)空間模型為：求其零極點(diǎn)模型。4. 系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型如下：求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型和狀態(tài)空間模型。 四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、寫出控制系統(tǒng)的幾種傳遞函數(shù)模型，它們之間是如何互相轉(zhuǎn)換的？G（s）=C(s)/R(s) =(b1Sm+b2Sm-1+bm)/(a1Sn+a2Sn-1+an) =num(s)/den(s)在MATLAB中，用函數(shù)命令tf( )來建立控制系統(tǒng)的傳函模型，或者將零極點(diǎn)增益模型、狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為傳函模型。tf( )函數(shù)命令的調(diào)用格式為：（圓括號中的逗號不

6、能用空格來代替） sys = tf(num,den)G=tf (num,den ) 其中，函數(shù)的返回變量sys或G 為連續(xù)系統(tǒng)的傳函模型；函數(shù)輸入?yún)⒘縩um和den分別為系統(tǒng)的分子分母多項(xiàng)式的系數(shù)向量。conv()函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)的MATLAB函數(shù)，用來求取2個(gè)向量的卷積,多項(xiàng)式乘法也可用此函數(shù)來計(jì)算。conv()函數(shù)允許任意地多層嵌套，從而表示復(fù)雜的計(jì)算。2、說說你在使用MTALB軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)建模與仿真過程中所遇到的問題和解決的方法。(不少于50字)在本次實(shí)驗(yàn)中，我加深了對此軟件的認(rèn)識，了解其在自動(dòng)控制中的重要作用。通過從此次實(shí)驗(yàn)的鍛煉，提高了自己的動(dòng)手能力和自我學(xué)習(xí)能力。不懂時(shí)會(huì)查書籍和問題

7、討論。努力鍛煉我對于這個(gè)軟件的運(yùn)用能力跟理解能力。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： 復(fù)雜系統(tǒng)的仿真 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 8 同組學(xué)生姓名： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： C304 實(shí)驗(yàn)日期： 2018.5 實(shí)驗(yàn)成績： 批改教師： 批改時(shí)間： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 能夠結(jié)合根據(jù)本專業(yè)問題建立一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的模型；2. 能夠使用SIMULINK工具進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)模型的建立及仿真。二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1、PC機(jī)1臺并安裝MATLAB7.0以上版本。三、實(shí)驗(yàn)過程1、同步發(fā)電機(jī)的原理及短路分析的建模與仿真；2、單相半波可控整流電路的建模與仿真；3、單相橋式全控整流電路建模與仿真；4、三相半波可控整流電路建模與仿真；5、三相半波有源逆變電路建模與仿真；

8、6、三相橋式半控整流電路建模與仿真。單相半波可控整流電路的建模與仿真:電路圖如下：1、對模型參數(shù)做適當(dāng)設(shè)置如下：1）對series RLC branch模型，設(shè)R=1, L=0H, C=inf（電阻負(fù)載）2）對detailed thyristor模型，設(shè)Ron=0.001, Lon=0H,Vf=0.8V,Ic=0A,I1(擎住電流)=0A,Tq(關(guān)斷時(shí)間)=0s，Rs=10,Ls=250e-9.(注：Il和Tq設(shè)為零，是為了提高工作速度)3）對AC voltage source模型，幅值=100V，初相位=0度，頻率=50Hz。4）對pulse generator模型，幅值=10V，周期=0.

9、02s，脈寬占整個(gè)周期=20%，相位延遲=（1/50）*（60/360）s=1/300s（即觸發(fā)角=60度）5）對detailed thyristor模型，其有個(gè)m輸出端，該端口可以用來測量晶閘管上的電壓和電流。2、設(shè)置仿真參數(shù)：在simulatiom菜單下用configuration parameters命令打開仿真參數(shù)對話框.在對話框中設(shè)置開始時(shí)間0s和終止時(shí)間0.08s,選擇ode23tb算法，其他參數(shù)保持默認(rèn)值.3、 將負(fù)載參數(shù)改為R=, L=0.001H, C=inf（電感負(fù)載），得波形如下:4、將負(fù)載參數(shù)改為R=8, L=0.07H, C=inf（阻感負(fù)載）,并接有續(xù)流二極管(續(xù)流管參數(shù)同晶閘管參數(shù)),增加一個(gè)電流測量裝置用于測量負(fù)載電流,模型和波形如下圖所示:四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、寫出你在遇見書本上沒有的Simulink仿真模塊，自己如何學(xué)習(xí)其使用的？首先是跟同學(xué)們交流，然后查閱資料，上網(wǎng)搜索相關(guān)內(nèi)容