计算机建模与仿真Word格式.docx
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MATLA还支持一种特殊的传递函数的输入格式,在这样的输入方式下,应该
先用s=tf('
s'
)定义传递函数算子,然后用数学表达式直接输入系统的传递函数。
请自己通过下面两个例子来演示和掌握tf()和s=tf('
)算子这两种输
入方式。
Gs35s23s2
G432
例1设系统传递函数s2s4s3s1
输入方式一:
num=[1,5,3,2];
den=[1,2,4,3,1];
%分子多项
式和分母多项式
G=tf(num,den)%这样就获得系统的数学模型G
输入方式二:
s=tf('
);
G=(sA3+5*sA2+3*s+2)/(sA4+2*sA3
+4*sA2+3*s+1)
任务一:
将下列传递函数分别采用上面两种输入方式进行输入,并截图记录。
s5
G~3
①s42s33s4
s+5
s\十2$3+3s-i-4
Continuous-timetransfetfunction.
G5(s24)
G222
②(s1)(s3s4)(s1)提示:
借助conv()函数获得分子和分母多项
式系数
>
s=tff才):
G=(5*(s+2.4))/((&
+1r2*(s*2+3*s+4)*(s"
2+L))
G=
5s+12
e*64-5s*5+12s*4+16s"
3■+L5s2+1Ls+4
Cdntinuous-timetransferfuiLction.
(2)zpk()函数可得到控制系统的零极点形式的传递函数
该函数的调用格式为G=zpk(乙P,K)
其中K为系统传函零极点形式的增益,乙P分别为系统传递函数的零点和极点列向量。
返回的G为传递函数形式。
―(s1.539)(s2.73052.8538j)(s273052.8538j)
G
例2设系统传递函数(s4)(s3)(s2)(s1)
任务二:
在MATLA命令窗口中验证下面的命令,并截图记录。
z=[-l,539:
-2.7305+2-85381:
-2-7305-2.S538L]:
P=卜丄;
-2;
-3;
-41;
6-显忆*,1)
Gz
(s+L.639)(s^2卜0.451s十15-6)
{s+l)(s+2)(s+3)(s^t)
Continuous-tinezflro/pole/gainnodel.
(3)已知传递数函的分子、分母多项式系数,可用tf2zp()函数求出传函的零
点向量、极点向量和增益。
该函数的调用格式为[Z,P,K]=tf2zp(num,den)
已知传递数函的零点、极点和增益,可用zp2tf()函数求出传函的分子、
分母多项式系数。
该函数的调用格式为[num,den]=zp2tf(乙P,K)
32
s5s3s2
G~432,.,
任务三:
以S2s4s3s1为例,练习这两个函数的使用,并截图记
录。
»
nuti=CJ.5,3.21:
den=Z-4,3.11:
CZ.P,Kl=tf2ac(ntiin,deni
ZntiB.denl=sp2ff(7,PuK)
-4.4241亠OOOOa.
-0.29€040.6O76i
-0.2GSO-0.60761
F-
-0.5000+1.53681
-0.5OOO-1.53SSi-a.5oao4-a.
5QQO-Q.3^331
num-
Q
l.0000
5_OOtJti
3.oooa
2-OOtJO
且,讥=
1.0000
2.0000
4-0000
3.0000
i-oaoo
任务四:
在SIMULINK环境下搭建阶跃响应时的模型,并用示波器观测输出波形,将示波器横轴终值修改为50,记录仿真图及示波器波形并截图记录。
s1
s22s2(传递函数形式)
Elw
formatcorapactkl-10,k2M2:
0;
sl-t£
(0.241.[0.I,人1]):
s2=tfCO.&
CO-2,0]):
s3=spk(LIp0:
1);
sbl=feedback(si,sZ):
s=feedbaci^series(sbl*k£
)
20s
e(s+7.404)<
s'
2-7-404s+64.83)
Cont-iniious-1iaesero/pcle/sain.model.
3.已知系统状态空间模型为:
010
xxu
121
y13xu
求其零极点模型。
Eys=ss([01;
1-2],ro;
LLCl3h[1]);
lizi^spk(sys)
lizy=
3由代)
{M.414)(s-0.4142)
Continuous'
tinie3ero/poLe/gaiiinodel4
4.系统的零极点增益模型如下:
求系统的传递函数模型和状态空间模型
sys=zpkCC-3],[-1-2-5],[6]);
cdh.s=tf(sys)
ztix=ss(sys)
cdhs=
6s+18
sA3+8sa2+17s+10
Continuous-1lietransferfunction.
xl
x2
x3
-1
1.414
-2
1
-5
ulxl0x20x34
yl2.121
d.=
ul
yl0
Continuous-tuestate-spacemodel.
四、实验结果与分析
1、写出控制系统的几种传递函数模型,它们之间是如何互相转换的?
G(s)二C(s)/R(s)
=(bi驾bfm-1+…+b)/(aiSn+a2Sn-1+…+an)
二num(s)/den(s)
在MATLAB^,用函数命令tf()来建立控制系统的传函模型,或者将零极点增益模型、状态空间模型转换为传函模型。
tf()函数命令的调用格式为:
(圆括号中的逗号不能用空格来代替)
sys=tf(num,den)[G=tf(num,den)]
其中,函数的返回变量sys或G为连续系统的传函模型;
函数输入参量num
和den分别为系统的分子分母多项式的系数向量。
conv()函数为标准的MATLAB!
数,用来求取2个向量的卷积,多项式乘法也可用此函数来计算。
conv()函数允许任意地多层嵌套,从而表示复杂的计算。
2、说说你在使用MTALE软件进行控制系统建模与仿真过程中所遇到的问题和解决的方法。
(不少于50字)
在本次实验中,我加深了对此软件的认识,了解其在自动控制中的重要作用。
通过从此次实验的锻炼,提高了自己的动手能力和自我学习能力。
不懂时会查书籍和问题讨论。
努力锻炼我对于这个软件的运用能力跟理解能力。
复杂系统的仿真实验学时:
8
C304
实验日期:
2018.5实验成绩:
1.能够结合根据本专业问题建立一个复杂系统的模型;
2.能够使用SIMULINI工具进行复杂系统模型的建立及仿真。
1、同步发电机的原理及短路分析的建模与仿真;
2、单相半波可控整流电路的建模与仿真;
3、单相桥式全控整流电路建模与仿真;
4、三相半波可控整流电路建模与仿真;
5、三相半波有源逆变电路建模与仿真;
6、三相桥式半控整流电路建模与仿真。
单相半波可控整流电路的建模与仿真:
电路图如下:
Pulse
G*n*rator
1、对模型参数做适当设置如下:
1)对seriesRLCbranch模型,设R=1Q,L=0H,C=inf(电阻负载)
2)对detailedthyristor模型,设Ron=0.001Q,Lon=0H,Vf=0.8V,lc=0A,l1(擎住电流)=OA,Tq(关断时间)=0s,Rs=10Q丄s=250e-9.(注:
II和Tq设为零,是为了提高工作速度)
3)对ACvoltagesource模型,幅值=100V,初相位=0度,频率=50Hz=
4)对pulsegenerator模型,幅值=10V,周期=0.02s,脉宽占整个周期=20%相位延迟=(1/50)*(60/360)s=1/300s(即触发角=60度)
5)对detailedthyristor模型,其有个m输出端,该端口可以用来测量晶闸管上的电压和电流。
2、设置仿真参数:
在simulatiom菜单下用configurationparameters命令打开仿真参数对话框.在对话框中设置开始时间0s和终止时间0.08s,选择ode23tb算法,其他参数保持默认值.
3、将负载参数改为R=0Q,L=0.001H,C=inf(电感负载),得波形如下:
4、将负载参数改为R=8Q,L=0.07H,C=inf(阻感负载),并接有续流二极管(续流管参数同晶闸管参数),增加一个电流测量装置用于测量负载电流,模型和波形如下图所示:
1、写出你在遇见书本上没有的Simulink仿真模块,自己如何学习其使用的?
首先是跟同学们交流,然后查阅资料,上网搜索相关内容,理解并运用。
2、说说你在进行复杂系统建模与仿真过程中碰到的问题和解决的方法。
(不少于
100字)
对于做复杂电路的建模的时候,还是有挺多的疑问,因为不知道正确性所以同学之间都有探讨跟思考。
在理解问题,查阅书籍,上网搜索后进行解答并理解这些系统的原理,这样以后再遇到这些类似的题目,能更快的解决方案。
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- 计算机 建模 仿真
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