實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)的matlab仿真

H=AK1-BU叮耳H=AK1-BU叮耳Cst-Du圖1-1SIMULINK仿真界面 圖1-2系統(tǒng)方框圖以圖1-2所示的系統(tǒng)為例，說明基本設(shè)計(jì)步驟如下：實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模塊的使用方法。2．通過觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號(hào)作用下的動(dòng)態(tài)特性，加深對(duì)各典型環(huán)節(jié)響應(yīng)曲線的理解。3．定性了解各參數(shù)變化對(duì)典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響。二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。利用SIMULINK功能模塊可以快速的建立控制系統(tǒng)的模型，進(jìn)行仿真和調(diào)試。運(yùn)行MATLAB軟件，在命令窗口欄“>>"提示符下鍵入simulink命令，按Enter鍵或在工具欄單擊刁按鈕，即可進(jìn)入如圖1-1所示的SIMULINK仿真環(huán)境下。選擇File菜單下New下的Model命令，新建一個(gè)simulink仿真環(huán)境常規(guī)模板。在simulink仿真環(huán)境下，創(chuàng)建所需要的系統(tǒng)。Sirmilink存|卿…詮Di3cacLiLB|Discrelt匹|Laok-lTp…空］MathOparali■MWodelYerifLcatlon…罷|HadeL-YidjeUtillliesPart三4.Sul)s/=i鼻ISigrt-alXt-tribuibs…臥］digitalKoutLDg?41Sinfe芻|Saurcea各：IJser-IttiritilF-ujictn1） 進(jìn)入線性系統(tǒng)模塊庫，構(gòu)建傳遞函數(shù)。點(diǎn)擊simulink下的“Continuous”，再將右邊窗口中“TransferFen"的圖標(biāo)用左鍵拖至新建的“untitled"窗口。2） 改變模塊參數(shù)。在simulink仿真環(huán)境“untitled”窗口中雙擊該圖標(biāo)，即可改變傳遞函數(shù)。其中方括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別為傳遞函數(shù)的分子、分母各次冪由高到低的系數(shù)，數(shù)字之間用空格隔開；設(shè)置完成后，選擇0K,即完成該模塊的設(shè)置。

3）建立其它傳遞函數(shù)模塊。按照上述方法，在不同的simulink的模塊庫中，建立系統(tǒng)所需的傳遞函數(shù)模塊。例：比例環(huán)節(jié)用“Math”右邊窗口“Gain”的圖標(biāo)。4） 選取階躍信號(hào)輸入函數(shù)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的“Source”,將右邊窗口中“Step”圖標(biāo)用左鍵拖至新建的“untitled”窗口，形成一個(gè)階躍函數(shù)輸入模塊。5） 選擇輸出方式。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的“Sinks”，就進(jìn)入輸出方式模塊庫，通常選用“Scope”的示波器圖標(biāo)，將其用左鍵拖至新建的“untitled”窗口。6） 選擇反饋形式。為了形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，需選擇“Math”模塊庫右邊窗口“Sum”圖標(biāo)，并用鼠標(biāo)雙擊，將其設(shè)置為需要的反饋形式（改變正負(fù)號(hào)）。7） 連接各元件，用鼠標(biāo)劃線，構(gòu)成閉環(huán)傳遞函數(shù)。8） 運(yùn)行并觀察響應(yīng)曲線。用鼠標(biāo)單擊工具欄中的“卜”按鈕，便能自動(dòng)運(yùn)行仿真環(huán)境下的系統(tǒng)框圖模型。運(yùn)行完之后用鼠標(biāo)雙擊“Scope”元件，即可看到響應(yīng)曲線。三、實(shí)驗(yàn)原理1．比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為ZRG（s）二一-2二一-2=-2R=100K,R二200KZR 1 211其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-3所示。U1D/A1R1U2A/D1GainScopeU1D/A1R1U2A/D1GainScopeG(SG(S)=-與=1-2R 2 1=—RC+1 0.2s+121R=100K,R=200K,C=1uf121圖1-3比例環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形2．慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-4所示。積分環(huán)節(jié)(I)的傳遞函數(shù)為Z 1 1G(s)=—―2=— =— R=100K,C=1ufZ RCs 0.1s 1 1111其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-5所示。圖1-4慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形R1_U2A/DlIIID/AlClnTr^nsferFc：nSi：；i：ipe圖1-5積分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形微分環(huán)節(jié)(D)的傳遞函數(shù)為G(s)二—紅二—RCs二—s R二100K,C二10uf C<<C=O.OlifZ 11 1 1 2 11其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-6所示。5.比例+微分環(huán)節(jié)（PD）的傳遞函數(shù)為ZRG(s)二一-2二一-2(RCs+1)二—(0.1s+1)Z- 1111C<<C二0.01uf21-二-二100K,C二C<<C二0.01uf21121其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-7所示。6.比例+積分環(huán)節(jié)（PI）的傳遞函數(shù)為A=-(1+bsR=R=100K,C=10uf121鼻ainR1D/Al>du/d-t匚_U2A/DlC2卄Si：：oppDeriij^tive圖1-7比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖其對(duì)應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-8所示。圖1-8比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按下列各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，建立相應(yīng)的SIMULINK仿真模型，觀察并記錄其單位階躍響應(yīng)波形。①比例環(huán)節(jié)G(s)=1和G(s)=2；11圖2-1比例環(huán)節(jié)的模擬電路圖2-2比例環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型②慣性環(huán)節(jié)q(s)=占和打S)=需圖3-1慣性環(huán)節(jié)模擬電路圖3-1慣性環(huán)節(jié)模擬電路圖3-2慣性環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型③積分環(huán)節(jié)GJs)=1S

圖41積分環(huán)節(jié)的模擬電路00 2 4 6 8 WTimeoffset:0圖42圖41積分環(huán)節(jié)的模擬電路00 2 4 6 8 WTimeoffset:0圖42積分環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型④微分環(huán)節(jié)GJs)=s圖51微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖52微分環(huán)節(jié)SIMULINK仿真模型⑤比例+微分環(huán)節(jié)(PD)G(s)=s+2和G(s)=s+112

圖6-1比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路圖6-2比例+微分SIMULINK仿真模型⑥比例+積分環(huán)節(jié)（pi）g（s）=i+ys和g（s）=i+%s圖7-1比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路p/Scope口問區(qū)I&ISQ於刃A@13口Timeoffset:0圖72比例+