1、实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一） 一、实验目的：1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。3、熟悉Simulink仿真模型的建立。4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统仿真。二、实验内容：1、设计SIMULINK仿真模型。2、建立SIMULINK结构图仿真模型。3、了解各模块参数的设定。4、了解示波器的使用方法。5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x(0)=0m/s，要求创建该
2、系统的SIMULINK模型，并进行仿真运行。步骤：1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。图一：SIMULINK模块浏览器2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。图二：已经复制进库模块的新建模型窗3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再
3、复制。5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。如图三所示：图三：已构建完成的新模型窗6、根据理论数学模型设置模块参数： 设置增益模块参数，双击模型窗重的增益模块，引出如图四所示的参数设置窗，把增益栏中默认数字改为2，单击OK键，完成设置；图四：参数已经修改为2的增益模块设置窗 参照以上方法把增益模块的增益系数改为100； 修改求和模块输入口的代数符号，双击求和模块，引出如图五所示的参数设置窗，把符号栏中的默认符号
4、（+）修改成所需的代数符号（-），单击OK键，完成设置；图五：改变输入口符号的求和模块参数设置窗 对积分模块的初始状态进行设置：双击积分模块，引出如图六所示的参数设置窗，把初始条件Initial condition栏中的默认0初始修改为题目给定的0.05，单击OK键，完成设置。图六： 实现初始位移0.05设置的设置窗7、仿真运行参数采用默认解算器“ode45”、默认“变步长”和默认仿真终止时间108、把新建模型保存为exm070101.mdl9、试运行，以便发现问题加以改善双击示波器模块，引出示波器显示窗，并使它不与exm070101模型窗重叠。单击exm070101模型窗上的仿真启动键，使该
5、模型运行，在示波器上呈现的运行结果可能如图七所示。图七：坐标范围设置不当时的信号显示单击Scope显示窗上的纵坐标范围自动设置图标，示波器显示窗改变为如图八所示。在显示窗中，可以看到位移x(t)的变化曲线，同时可以发现：纵坐标的适当范围大致在-0.06，0.06；仿真时间取0,5即可，显示曲线不够光滑。图八：采用轴自动设置功能后的信号显示10、据试运行结果，进行仿真参数的再设置示波器纵坐标设置：用鼠标点击示波器的黑色显示屏，在弹出菜单中选择Axes Properties，引出纵坐标设置对话窗（如图九），把纵坐标的下限、上限分别设置为-0.06和0.06，点击OK键，完成设置；图九：对显示屏的纵
6、坐标范围进行设置示波器时间显示范围的修改：单击示波器的参数设置图标，引出示波器参数设置窗（如图十）；在General卡片的Axes区的Time range栏中填写5或auto，点击OK键，完成设置；图十：对示波器时间显示范围的设置显示曲线的光滑化设置：选中exm070101模型窗的下拉菜单项SimulationConfiguration Parameters，引出仿真参数配置窗（如图十一）；再在该窗左侧的选择栏中，选中Data Import/Export项，与之相应的参数设置栏便出现在窗口的右侧；把右半窗下方Save options区中Refine factor栏中的默认值改为5，点击OK键，
7、完成设置；图十一：通过仿真参数配置窗设置输出曲线光滑因子完成以上修改后的模型窗（如图十二），再次运行exm070101，可得比较满意的位移变化曲线，如图十三。图十二：仿真参数调整运行后的exm070101模型图十三：适当地显示仿真所得的位移变化曲线三、实验小结在本次实验中，根据物理定理建立微分方程，并以此微分方程创建SIMULINK模型的完整步骤：微分方程的整理，模块的复制，信号线的构画，模块参数设置，示波器的调整，仿真参数的设置。通过这次实验，让我知道了连续时间系统的建模与仿真，在实验中，要根据理论数学模型，从系统角度出发，对各模块的非结构参数进行设置，还要根据经验或采用默认方法，对仿真解算器和仿真终止时间进行设置。
