Simulink方法及仿真实验

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1、《现代机械工程基础实验》之机械工程控制基础综合实验报告姓名学号班级山东建筑大学机电工程学院2012.06.04~06第二部分Simulink方法及仿真实验一、开环系统1、如图所示，开环系统是积分环节的开环系统。当输入信号分别是方波信号和正弦信号时，分析输出信号的波形。积分环节的特点是输出量为输入量对时间的累积，输出幅值呈线性增长。经过时间的累积后，当输入信号为零时，输出量不再增加且该值保持不变，即是具有记忆的功能。（a）输入信号是方波信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号时方波信号时，输出信号等于对方波信号时间的累积。

2、当方波信号在高电位时，输出为线性增长；当方波信号在零电位时，输出信号不增加，并且是保持不变的，因此是一条直线，在时间的积累下，输出信号就是如图所示的波形。(b)输入信号是正弦信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号时正弦波信号时，输出信号也是输入信号对时间的累积。当正弦波在上半部分时，输出信号不断增大；当在1/2周期时，输出信号达到最大值；当正弦波在下半周期时，输出信号因为对负值的不断累积而减小，在一个周期时为0。因为可以得出输出信号的波形图如上图所示。2、如图所示，开环系统是一阶惯性环节的开环系统。当输入信号分别是方波

3、信号和正弦信号时，分析输出信号的波形。一阶惯性环节逇输出需要延迟一段时间才能够接近所要求的输出量，但是它也是从输入开始的时候就有了输出。如图所示的一阶惯性环节，因此输出量的最大值应该时输出量的1/2。（a）输入信号是方波信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号是方波信号时，输出量一开始就有了，且从0开始逐渐增大，当达到1/2周期时，输出量达到了最大值；当方波信号为零电位时，输出量有不断减小，在一个周期时变为0，如此周期变化下去，因此可以得到输出信号的波形图如图所示。（b）输入信号是阶跃信号输入信号波形图输出信号波形图分析

4、：当输入信号是阶跃信号时，在输入信号时零电位时，输出量为0；当输入信号阶跃变为高电位时，输出信号不立刻变化，而是缓慢的变化达到最大值，最后保持不变。3如图所示，开环系统是微分环节的开环系统。当输入信号分别是方波信号和正弦信号时，分析输出信号的波形。微分环节的输出为输入的倒数，反映了输入的变化趋势，因此，可以对输入的变化趋势经行预测。微分环节可以对系统提前施加校正作用，以提高系统的灵敏度。（a）输入信号是方波信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号是方波信号时，在0~T/2和T/2~T内，方波信号处于高电位和点电位不发生变

5、化，因此输出信号应该为0，在T/2时刻，输入信号从高电位变为地点为，变化率趋紧负无穷大，因此输出信号应该是接近负无穷大；同理，在T时刻，输出信号应该是接近正无穷大，但是由于系统的原因，都不会无穷大，而是以比较大的值，并且会有一定的时间延迟。因为波形图为上图所示。（b）输入信号是正弦信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号是正弦信号时，在t=0时刻时，输入信号的变化率正向最大，因此此时的输出信号在较短的时间内达到最大；在t=T/4时刻，输入信号的变化率为0，因此此时的输出量应该为0，在0~T/4内输出量逐渐减小。同理，在t

6、=T/4~T/2时，输出量不断减小直到达到负向最大；在t=T/2~T时，输出量不断的增加直到达到正向最大。二、闭环系统1、如图所示，闭环系统是积分环节的闭环系统。当输入信号分别是方波信号、正弦信号、阶跃信号时，分析输出信号的波形。积分环节的闭环系统中，前向通道的传递函数为G(s)=1/s，反馈回路的传递函数为H(s)=1。故计算得到系统的传递函数为。因此，可以知道系统的最终的传递函数即为一个一阶惯性环节系统。根据一阶惯性环节系统的特点，即一阶惯性环节的特点是存在储能元件和耗能元件，输出量延缓反应输入量的变化，输出不能立即达到稳态

7、值。最后便可以分析出此闭环系统的输出信号的波形。(a)输入信号是方波信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号是方波信号时，根据一阶惯性环节系统的特点可以知道输出量一开始就有了，且从0开始逐渐增大，当达到1/2周期时，输出量达到了最大值；当方波信号为零电位时，输出量有不断减小，在一个周期时变为0，如此周期变化下去，因此可以得到输出信号的波形图如图所示。(b)输入信号是正弦信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号是正弦信号时，由于一阶惯性环节的输出量延缓反应输入量的变化，输出信号是一个相位发生一定滞后的正弦波。因此正

8、弦函数信号经此闭环系统之后，输出波形最大值等于正弦波形最大值，且最大值右移。(c)输入信号是阶跃信号输入信号波形图输出信号波形图分析：当输入信号是阶跃信号时，由于系统最终是一个一阶惯性环节。因此在输入信号时零电位时，输出量为0；当输入信号阶跃变为高电位时，输出信