华中科技大学_matlab_simulink实验华中科技大学_matlab_simulink实验
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 自动化1203
学 号 U201214514
姓 名 董鸣远 本部分的目的在于学习matlab，Windows XP
Matlab 7.0
实验内容：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
解：模型为：
输入为单位阶跃：
单位阶跃响应曲线为：
输入为斜坡模型：
斜坡响应曲线：
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
解：
Simulink模型为：
PID控制器子系统内部模型：
参数选择：
响应曲线：
Fixed Step=0.01 Solver: ode5
使用plot函数绘制单位阶跃响应曲线：
建立如图3所示控制系统的Simulink模型，并用示波器(Scope)观测其单位阶跃响应曲线。
图3
解：
Simulink模型为：
单位阶跃响应为：
Variable Step,Solver: ode45
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
解：
Simulink模型为：
C(t)响应曲线：
[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。
解：
Simulink模型为：
子系统为：
示波器观察input信号(黄色)和output信号(紫色)：
在命令窗口输入指令plot(tout,simout),得到以下波形：
[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。
解：
将已知数据代入微分方程得：
Simulink模型为：
四种作用下的输出分别为
【小结时需要注意的是，在实验三的仿真中，若选择不同的步长以及求解方法对仿真结果影响很大。本人在实验三中选择了固定步长下的ode5求解法，产生的响应曲线如图所示。然而，利用变步长法求得的响应曲线并不相同，而固定步长的部分求解法甚至在仿真时会因溢出而出错。我对此并不能做出很好的解释，让我感到十分困惑。
Simulink对本次实验的体会、思考和建议。
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