1、-_MATLAB/Simulink 与控制系统仿真实验报告姓名： 喻彬彬 学号： K031541725 -_实验 1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立一、实验目的1、掌握 MATLAB/Simulink 仿真的基本知识；2、熟练应用 MATLAB 软件建立控制系统模型。二、实验设备电脑一台；MATLAB 仿真软件一个三、实验内容1、熟悉 MATLAB/Smulink 仿真软件。2、 一个单位负反馈二阶系统，其开环传递函数为 。用 Simulink 建立该210()3Gs控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到 MATLAB 的工作空间中，
2、在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。3、某控制系统的传递函数为 ，其中 。用 Simulink 建()()1YsXs250()3s立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。4、一闭环系统结构如图所示，其中系统前向通道的传递函数为，而且前向通道有一个-0.2，0.5的限幅环节，图中用 N 表320.5()10sGsA示，反馈通道的增益为 1.5，系统为负反馈，阶跃输入经 1.5 倍的增益作用到系统。用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到 MATLA
3、B 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。-_题 1、（1 ） 利用 Simulink 的 Library 窗口中的【File】【New】 ，打开一个新的模型窗口。（2 ） 分别从信号源库（Sourse） 、输出方式库（Sink） 、数学运算库（Math ） 、连续系统库（Continuous）中，用鼠标把阶跃信号发生器（Step ） 、示波器（ Scope） 、传递函数（Transfern Fcn）和相加器（ Sum）4 个标准
4、功能模块选中，并将其拖至模型窗口。（3 ） 按要求先将前向通道连好，然后把相加器（Sum ）的另一个端口与传递函数和示波器的线段连好，形成闭环反馈。（4 ） 双击传递函数。打开其“模块参数设置”对话框，并将其中的 numerator 设置为“10”，denominator 设置为“1 3 0”，将相加器设置为“+-” 。（5 ） 绘制成功后，如图 1 所示。（6 ） 对模型进行仿真，运行后双击示波器，得到系统的阶跃响应曲线如图 2 所示。图 1 图 2题 2：分别将 Simulink Library Browser 中的以下模块依次拖到 untitled 窗口中，连接后便得到整个控制系统的模型
5、，如图 3 所示。-_图 3对模型进行仿真，运行后双击示波器，得到系统的阶跃响应曲线如图 4 所示。图 4 题 3：（1 ）在 MATLAB 中的 Simulink Library Browser 窗口下找到符合要求的模块，搭建模型，如图 5 所示。图 5-_（2 ）修改各模块参数，运行仿真，单击“start”,点击示波器，得到如下结果，图 6图 6-_实验 2 MATLAB/Simulink 在控制系统建模中的应用一、实验目的1、掌握 MATLAB/Simulink 在控制系统建模中的应用；二、实验设备电脑一台；MATLAB 仿真软件一个三、实验内容1、给定 RLC 网络如图所示。其中， (
6、)iut为输入变量， 0()ut为输出变量。求解这个系统的传递函数模型，零极点增益模型以及状态空间模型（假设 1R， 21， CF，LH） 。2、已知某双环调速的电流环系统的结构图如图所示。试采用 Simulink 动态结构图求其线性模型。题 1：步骤 1从数学上求出系统传递函数。根据电路基本定理，列出该电路的微分方程，如下： iudtiLR031同时还有 ooudtiLCiuii3232整理以上方程，并在零初始条件下，取拉普拉斯变换，可得：-_2121)()( RsLCRsUGio 代入具体数值可得步骤 2 使用 MATLAB 程序代码如下。clear all;num=0,1;den=1 2
7、 2;sys_tf=tf(num,den)z,p,k=tf2zp(num,den)sys_zpk=zpk(z,p,k)A,B,C,D=zp2ss(z,p,k);sys_ss=ss(A,B,C,D)step(sys_tf);A,B,C,D=linmod(Samples_4_12)num,den=ss2tf(A,B,C,D);printsys(num,den,s);-_四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。-_实验 3 MATLAB/Simulink 在时域分析法中的应用一、实验目的
8、1、掌握时域分析中 MATLAB/Simulink 函数的应用；2、掌握 MATLAB/Simulink 在稳定性分析中的应用。二、实验设备电脑一台；MATLAB 仿真软件一个三、实验内容1、某随动系统的结构如图所示。利用 MATLAB 完成如下工作：（1 ）对给定的随动系统建立数学模型；（2）分析系统的稳定性，并且绘制阶跃响应曲线；（3 ）计算系统的稳态误差；（4）大致分析系统的总体性能，并给出理论上的解释。2、已知某二阶系统的传递函数为 ， （1）将自然频率固定为22)(nssG， ，分析 变化时系统的单位阶跃响应；（2）将阻尼比 固1n5,321,.0 定为 ，分析自然频率 变化时系统的
9、阶跃响应（ 变化范围为 0.11） 。5. nn四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。题 1：步骤 1 求取系统的传递函数。首先需要对系统框图进行化简。不难看出，题中给出的系统包含两级反馈：外环是单位负反馈；内环则是二阶系统与微分环节构成的负反馈。可以利用 MATLAB 中的 feedback 函数计算出系统的传递函数，代码如下。cic;clear aii;num1=20;den1=1 2 0;sys1=tf(num1,den1);num2=0.1 0;den2=0 1;-_sy
10、s2=tf(num1,den2);sys_inner=feedback(sys1,sys2);sys_outer=feedback(sys_inner,1)程序运行结果为:Transfer function:20-s2 + 4 s + 20这样就得到了系统的总传递函数，即 G（s ）= 20 S2+4s+20步骤 2 进行稳态分析。根据求得的传递函数，对系统进行稳态性分析，代码如下：den=1 4 20;roots(den)pzmap(sys_outer);grid on;程序运行结果如下：ans =-2.0000 + 4.0000i-2.0000 - 4.0000i系统的零极点分布图如图 1
11、 所示-2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-4-3-2-1012340.280.40.560.80.511.522.533.540.511.522.533.540.040.090.140.20.280.40.560.80.040.090.140.2Pole-Zero MapReal AxisImaginaryAxis图 1 系统的零极点分布图步骤 3 求取阶跃响应计算系统的阶跃响应：可以采用 MATLAB 编程实现，还可以利用 simulink 对系统进行建模，直接观察响应曲线。MATLAB 程序代码如下：num=20;den=1 4 20;y.t.x=steo(num,den)plot(x,y);grid on;程序运行结果如图 2 所示
