仿真技术及应用实验指导书

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1、目录前言I目录II实验项目2实验1利用替换法构建系统仿真模型实验21.1实验目的21.2实验内容与要求21.5实验报告要求3实验2利用根匹配法构建系统仿真模型实验42.1实验目的42.2实验内容与要求42.5实验报告要求5实验3利用数值积分算法的仿真实验63.1实验目的63.2实验内容与要求63.5实验报告要求7实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计84.1实验目的84.2实验内容与要求84.5实验报告要求9实验五基于Simulink三相电路仿真105.1实验目的105.2实验内容与要求105.5实验报告要求12实验六基于Sim

2、ulink的直流斩波电路仿真实验136.1实验目的136.2实验内容与要求146.5实验报告要求15实验七基于Simulink的简单电力系统仿真实验167.1实验目的167.2实验内容与要求167.5实验报告要求17实验8基于Simulink的伺服系统仿真178.1实验目的178.2实验内容与要求18实验项目实验1利用替换法构建系统仿真模型实验1.1实验目的1)熟悉MATLAB的工作环境；2)掌握MATLAB的.M文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序；3)掌握利用替换法构造系统离散模型的方法,并对仿真结果进行分析。1.2实验内容与要求

3、1.2.1实验内容系统电路如图1.1所示。电路元件参数：直流电压源，电阻，电感，电容。电路元件初始值：电感电流，电容电压。系统输出量为电容电压。连续系统输出响应的解析解为：（1.1）其中，，1.2.2实验要求1）分别利用简单替换法和双线性替换法构建与原系统相似的离散系统模型，并求出离散系统的输出量响应曲线；2）对比分析利用简单替换法和双线性替换法构建的与原系统相似的离散系统模型的仿真精度与模型运行的稳定性问题；3）利用Matlab软件的.m文件编写系统仿真程序；4）利用subplot和plot函数将输出结果画在同一个窗口中，每个子图加上对

4、应的标题。1.5实验报告要求１）给出利用简单替换法及双线性替换法构建离散系统模型的过程及其传递函数模型和差分方程模型；２）给出系统仿真程序；３）选择一组典型的采样周期，对系统进行仿真试验，给出仿真试验曲线；４）分析仿真结果，从仿真模型实现的难易性、模型的稳定性、模型的精度等方面，对两种方法构造的离散系统模型进行对比分析，并给出分析结论。实验2利用根匹配法构建系统仿真模型实验2.1实验目的1)熟悉MATLAB的工作环境；2)掌握M文件编写规则及在MATLAB命令窗口运行程序；3)掌握利用根匹配法构造系统离散模型的方法，并对仿真结果进行分析。

5、2.2实验内容与要求2.2.1实验内容系统电路如图2.1所示。电路元件参数：直流电压源，电阻，电感，电容。电路元件初始值：电感电流，电容电压。系统输出量为电容电压。连续系统输出响应的解析解为：（2-1）其中，，。2.2.2实验要求1）利用跟匹配法构建与原系统相似的离散系统模型，并求出离散系统的输出量响应曲线；2）对比分析利用简单替换法、双线性替换法和跟匹配法构建的与原系统相似的离散系统模型的仿真精度与模型运行的稳定性问题；3）利用Matlab软件的.m文件编写系统仿真程序；4）将离散系统仿真结果输出到文件中。编写.m文件程序调用该数据文件

6、，并利用plot函数将离散系统仿真结果与原系统的解析解画在同一个坐标系中。2.5实验报告要求１）给出利用根匹配法构建离散系统模型的过程及其传递函数模型和差分方程模型；２）给出系统仿真程序；３）选择一组典型的采样周期，对系统进行仿真试验，给出仿真试验曲线及算法误差曲线（与准确解相比）；４）分析仿真结果。从仿真模型实现的难易性、模型的稳定性、模型的精度和算法误差与采样周期的关系角度，对算法的仿真结果进行分析，并与双线性变换法的仿真结果进行对比分析。实验3利用数值积分算法的仿真实验3.1实验目的1)熟悉MATLAB的工作环境；2)掌握MATLA

7、B的.M文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序；3)掌握利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams法及四阶龙格库塔法构建系统仿真模型的方法,并对仿真结果进行分析。3.2实验内容与要求3.2.1实验内容系统电路如图2.1所示。电路元件参数：直流电压源，电阻，电感，电容。电路元件初始值：电感电流，电容电压。系统输出量为电容电压。连续系统输出响应的解析解为：（2-1）其中，，。3.2.2实验要求1）利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams法及显式四阶Runge-Kutta法构建系统仿真模型，并求出离散系统的输出量响应曲线；2）对比分析利用欧拉法、梯

8、形法、二阶显式Adams法及显式四阶Runge-Kutta法构建系统仿真模型的仿真精度与模型运行的稳定性问题；3）分别编写欧拉法、梯形法、二阶显式Adams法及显式四阶Runge-Kutta法