matlab控制系统设计仿真3

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1、.三．线性系统Simulink仿真应用前面一直侧重于线性系统的建模和分析，并未涉及非线性系统的分析方法。在实际中，所有的系统都是非线性的，其中有的系统非线性不是很明显，所以可以忽略其非线性特性，将其简化成线性系统进行处理，这样用线性系统的理论和分析方法就可以直接进行分析了。然而有些系统非线性严重，不能忽略其非线性特性将其简化成线性系统进行处理，这样就要求建立非线性系统的建模和分析方法。Matlab下提供的Simulink环境是解决非线性系统建模、分析和仿真的理想工具。可以用来进行非线性系统的分析和仿真。它提供了各种各样的模块，允许用户用框图的形式搭建起

2、任意复杂的系统，从而对系统进行准确的仿真。Simulink是Matlab的一个重要组成部分，它提供的模块有一般线性、非线性控制系统所需的模块，也有更高层的模块，例如电气系统模块集中提供的电机模块，SimMechanics提供的刚体及关节模块等。满足用户对所感兴趣的系统进行仿真的要求。Simulink提供了各种可以应用到控制系统仿真的模块，支持一般的控制系统仿真。此外还提供了各种工程应用中可能使用的模块，如电机系统，通信系统等模块集，可以直接进行建模和仿真研究。单击Matlab命令窗口工具栏中的Simulink图标，可以打开Simulink模块浏览器窗口

3、，如下图所示。3．1Simulink常用模块简介从上面的Simulink模块浏览器的主窗口可以看出，Simulink提供了很多的子模块组，每个子模块组还包含众多的下一级子模块和模块组，由这些模块相互连接就可以按需要搭建复杂的系统模型。这里对常用的模块进行简单的介绍如下：l输入模块组（Sources）提供用来驱动系统，作为系统输入信号源的模块。如下图示。主要包含：阶跃输入模块Step、时钟模块Clock、信号发生器SignalGenerator、文件输入模块FromFile、正弦信号输入模块Sine、斜坡信号输入端子Ramp、脉冲信号模块impulse、

4、周期信号发生器RepeatingSequence等。.页脚....l输出池模块组（Sinks）输出池模块组允许用户将仿真结果用不同的形式输出出来。常用的模块有示波器模块Scope和FloatingScope、X—Y轨迹示波器X—YGraph、数字显示模块Display、存文件模块InFile、输出端子模块Out等。另外还提供了Stop模块，允许在仿真过程中终止仿真过程。.页脚....l连续系统模块组（Continuous）该模块组提供了描述连续系统的基本模块，包含传递函数模块TransferFunction、状态方程模块StateSpace、零极点模块

5、Zero—Pole三个最常用的线性连续系统模块，还包含时间延迟模块TransportDelay和VariableTransportDelay，还有简单的积分Integrator和微分器Derivative模块。.页脚....注意：这些模块在实际线性系统仿真中具有一定的局限性，因为所有的模块都是假设初始条件为零。实际应用中有时要求模块具有非零初始条件，这样可以从Simulink　Extras模块组中选择AdditionalLinear（附加连续线性系统模块组）图标，其包含的模块均允许非零初始条件，该模块组还提供了一般PID控制器模块。如下图所示。.页脚.

6、...l离散系统模块组（Discrete）离散系统模块包含常用的线性离散模块，其中有零阶保持器Zero-OrderHold、一阶保持器First-OrderHold.页脚....、离散传递函数模块DiscreteTransferFunction、离散状态方程模块DiscreteStateSpace、离散零极点模块DiscreteZero—Pole、离散滤波器DiscreteFilter、单位时间延迟模块UnitDelay和离散积分模块DiscreteIntegrator。注意：和连续系统相似，这些模块在实际线性系统仿真中具有一定的局限性，因为所有的模块

7、都是假设初始条件为零。实际应用中有时要求模块具有非零初始条件，这样可以从Simulink　Extras模块组中选择AdditionalDiscrete（附加离散线性系统模块组）图标，其包含的模块均允许非零初始条件。.页脚....l非线性模块组（Discontinuous）非线性模块主要包含常见的分段线性非线性静态模块，如饱和非线性模块Saturation、死区非线性模块DeadZone、继电非线性模块Delay、变化率限幅器模块RateLimiter、量化器模块Quantizer、磁滞回环Backlash，还可以处理Coulumb摩擦。3.2Simul

8、ink建模和仿真利用Simulink建模非常简单和直观。不需要输入任何程序，只需要以框图的形式