matlab和simulink环境下控制系统的动态仿真

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1、MATLAB和Simulink环境下控制系统的动态仿真袁亮亮机械设计制造及其自动化082班08556233摘要：文章着重阐述可在MATLAB和Simulink环境下对实际控制对象的动态仿真过程和意义，同时对两种仿真方法进行了比较。关键词：控制系统；动态仿真；MATLAB；Simulink生产过程自动化是指在轻工、纺织、电力、化工、冶金等生产小，对于温度、压力、流量、液体或流体的成分等变量实现自动控制、自动检测。生产过程自动化在国名经济小起着重要的作用，它是提高劳动生产率，降低能源消耗、改善劳动条件的重要手段，也是现代化企业的重要标志之一为

2、克服实训设备的缺乏或条件的局限，高职院校在培养专业人才上不仅应该重视理论知识，更要大力培养学生对于实际控制系统运行的分析、操作能力。而MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向控制与科学计算机的高级语言，以及MATLAB环境下的Simulink是一个用于系统建模、仿真和分析的最强大/最优秀、最容易学握的软件，对于提高学生的知己控制系统的运行、分析、处理能力大有益处，同时节省大量实训设备的投资，可以起到事半功倍的效杲。1.MALAB仿真图框及仿真程序MATLAB是目前国际最流行的控制系统计算机辅助设计的软件工具，广泛应用于控制界、生物医学界

3、、语言处理界、图像信号处理、雷达工程、信号分析、计算机技术等领域。用MALAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，尤其进行数学运算非常方便；MALABI具箱功能强大，即使没有C或FORTRAN程序设计语言的基础，也可以设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序，而且编程效率和计算效率极高。以实验室锅炉模型的液位自动控制系统为例加以讨论，其数学模型为宀、0.08G(Q=3——2.03?+5按10：1袞减曲线法（使用simulink仿真）整定PID调节器的参数，其传递函数确定G「（s）=8.3（1+丄）为，其单位阶跃响应曲线

4、用MATLAB仿真图1所示22$StepResponseFrom:m/Step(1)To:nVTransferFen(1)102030Time(sec)4050602186•••1oo4o2o岂社0.$图1锅炉液位MATLAB仿真曲线MATLAB程序：%picontrolr=l；numl=[182.08.3];denl=[220];num2=[0.08];den2=[2.0310];

5、nuni3den3]=series(num1,den1.num2,den2);[numden]=cloop(num3,den3);[Abed]=tf2ss(

6、num,den);Tf二inputs仿真时间Tf二J；h=input(4计算步长h=J；x=[zeros(length(A),l)];y=O,t=O;fori=l:Tf/hkl=A*x+b*r;k2=A*(x+h*kl/2)+b*r;k3=A*(x+h*k2/2)+b*r;k4二A*(x+h*k3)+b*r;x=x+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;y=[y;c*x];t=ft;t(i)4-h];endplot(t,y)其中：Tf=25H=0.02从系统运行的仿真结果看，基本达到设计要求。2.Simulink仿真框图及仿真参数M

7、ALAB环境下的动态仿真集成环境Simulink是一个对动态系统进行家默默、仿真和分析的软件包拥有丰富的系统建模、仿真和分析的动态仿真集成环境工具箱。仍以上述系统为例，启动Simulink,利用标准模块创建系统模型(见图2).1826S+8.30.085A22s■2.03s2+s■StepTransferFcn1TransferFenScope图2液位控制Simulink仿真框图对输入信号、仿真时I'可、计算步长等参数进行设置后，利用Simulink菜单命令进行系统仿真(见图3).2000180016001400k120010008006

8、00400k200k-°010152025meoffset:0图3液位控制系统Simulink仿真曲线启动线性时不变系统浏览器LTIViewer,将对象转换为LTI对象为详细的线性分析；上升时间2.52min,调整时间23.9min,超调量图4)StepResponseFromm/Step(1)TonyrransferFen(1)1.41.2,述可以对系统进行更32.7%,稳态值1。(见102030Time(sec)图4LTIViewer仿真曲线3.比较特点在MATLABI作窗口中，利用sim命令语句来仿真系统，要求使用者对M,ATLAB

9、的每一条命令语句应清楚其功能。同时MATLAB并不是一种计算机语言，用它编写出来的程序并不能脱离M,ATLAB环境而执行。与MALAB不同的是Simulink为用八提供了一个图形化的用八界面。