自动控制原理MATLAB仿真实验.pdf

。 自动控制原理MATLAB仿真实验 实验一 典型环节的MATLAB仿真 一、实验目的 1 ．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK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、SIMULINK的使用 MATLAB中SIMULINK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MATLAB软件，在命令窗口栏“”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击 按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。 2 ．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。 图1-1 SIMULINK仿真界面 图1-2 系统方框图 -可编辑修改- 。 3 ．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。 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simulink 下的“Continuous”，再将 右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。 2 ）改变模块参数。在simulink 仿真环境“untitled”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 OK ，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simulink 的模块库中，建立系 统所需的传递函数模块。例:比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。 4 ）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击 simulink 下的 “Source”，将右边窗口中 “Step” 图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5 ）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常 选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。 6 ）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择 “Math” 模块库右边窗口“Sum” 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“Scope”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 R 2 2 G(s)  2 R 100K,R 200K Z R 1 2 1 1 其对应的模拟电路及 SIMULINK 图形如图 1-3 所示。 -可编辑修改- 。 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形 2 ．惯性环节的传递函数为 R Z 2 R 2 2 1 G(s)  