《系统仿真与MATLAB》上机实验报告.docx
- 文档编号:29076615
- 上传时间:2023-07-20
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:352.29KB
《系统仿真与MATLAB》上机实验报告.docx
《《系统仿真与MATLAB》上机实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《系统仿真与MATLAB》上机实验报告.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
《系统仿真与MATLAB》上机实验报告
上机实验报告
实验项目名称Simulink熟悉及其应用
所属课程名称系统仿真与MATLAB
实验日期
班级
学号
姓名
成绩
实验概述:
【实验目的及要求】
本部分的目的在于学习matlab中有关simulink的正确使用及其应用,包括:
simulink的基本使用、模型的建立、模型的复制剪切粘贴、命名等、线的基本使用、子系统的建立、属性的设置、参数的设置与应用、simulink仿真运行参数的设置等。
通过该实验,要求能够做到不查参考书,能熟练编写基本的simulink应用。
【实验环境】(使用的软件)
微机
WindowsXP
Matlab7.0
实验内容:
[1] 建立如图1所示系统结构的Simulink模型,并用示波器(Scope)观测其单位阶跃和斜坡响应曲线。
图1
单位阶跃模型
斜坡输入模型
单位阶跃响应曲线
斜坡响应曲线
[2] 建立如图2所示PID控制系统的Simulink模型,对系统进行单位阶跃响应仿真,用plot函数绘制出响应曲线。
其中
=10,
=3,
=2。
要求PID部分用subsystem实现,参数
、
、
通过subsystem参数输入来实现。
图2
Simulink模型:
Subsystem(PIDController)内容:
单位阶跃响应输出图像:
输出指令:
plot(ScopeData(:
1),ScopeData(:
2),'-r')
xlabel('Time')
ylabel('Output')
title('阶跃响应输出曲线')
gridon
操作步骤:
将Scope中的Parameter选项中的Savetoworkspace选中,然后运行上述指令。
[3] 建立求解非线性微分方程的数值解并绘制函数
的波形(x与x'的波形),其初始值为:
模型:
x(0)初值设置为2。
微分方程的数值解为:
x=0
输出图像:
[4] 建立如图4所示非线性控制系统的Simulink模型并仿真,用示波器观测c(t)值,并画出其响应曲线。
图4
建立模型:
输出(c(t))图像:
[5] 图5所示为简化的飞行控制系统、试建立此动态系统的simulink模型并进行简单的仿真分析。
其中,
,系统输入input为单位阶跃曲线,
。
图5
具体要求如下:
(1)采用自顶向下的设计思路。
(2)对虚线框中的控制器采用子系统技术。
(3)用同一示波器显示输入信号input与输出信号output。
(4)输出数据output到MATLAB工作空间,并绘制图形。
模型:
Subsystem内容:
Scope输出图像:
浅绿色线为输入信号,蓝色线为输出信号
Workspace输出图像:
操作代码:
plot(ScopeData_exp5.time,ScopeData_exp5.signals.values,'-r')
xlabel('Time')
ylabel('Output')
title('实验五阶跃响应输出曲线')
gridon
输出图像:
[6]图6所示为弹簧—质量—阻尼器机械位移系统。
请建立此动态系统的Simulink仿真模型,然后分析系统在外力F(t)作用下的系统响应(即质量块的位移y(t))。
其中质量块质量m=5kg,阻尼器的阻尼系数f=0.5,弹簧的弹性系数K=5;并且质量块的初始位移与初始速度均为0。
说明:
外力F(t)由用户自己定义,目的是使用户对系统在不同作用下的性能有更多的了解。
图6 弹簧-质量-阻尼器机械位移系统示意图
提示:
(1)首先根据牛顿运动定律建立系统的动态方程,如下式所示:
(2)由于质量块的位移
未知,故在建立系统模型时.使用积分模块Integrator对位移的微分进行积分以获得位移
,且积分器初估值均为0。
为建立系统模型.将系统动态方程转化为如下的形式:
然后以此式为核心建立系统模型。
Simulink模型:
仿真输出结果:
y(t)的图像如下所示,每条曲线对应不同的信号(F(t))来源。
【小结】
通过本次实验,我学习到了很多关于MatlabSimulink的知识,对于系统仿真相关的内容有了更加深入的了解。
在做实验二PID控制器的仿真实验的时候,步长设置出现了错误,我在网上查找了很多资料才解决的。
在这个实验中,我发现了很多自己的不足,比如对设计子系统模块的相关步骤不熟练,参数设置出错等等问题。
通过这次上机实验,我发现了很多自身的不足之处,但是也从中学到了很多,比方说现在我已经对Simulink的许多模块有了相当的了解。
指导教师评语及成绩:
评语:
成绩:
指导教师签名:
批阅日期:
说明:
1、将每一道题的程序、建立的模型放置在该题目下方;
2、小结部分为对本次实验的心得体会、思考和建议。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 系统仿真与MATLAB 系统 仿真 MATLAB 上机 实验 报告