《仪表仿真技术》实验指导书.doc

《《仪表仿真技术》实验指导书.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、《仪表仿真技术及仪表》实验指导书王向红曾志伟20011年3月目录实验一基本simulink仿真系统设计实验二二元系统建模技术实验三非连续系统及混合系统设计实验四PID控制器的设计及封装技术实验五PID控制器的应用实验六通信系统建模与仿真实验一基本simulink仿真系统设计1.1实验目的1．熟悉MATLAB中基本simulink仿真环境；2．掌握simulink进行系统仿真设计的基本步骤；3．了解simulink中各模块库；4．掌握模块操作、信号线操作、模型注释的基本技巧；1.2预习要求1．Simulink中模

2、块库的组成和各部分的功能；2．掌握源模块、系统模块、输出模块的含义及基本系统框图结构。1.3实验内容1.在命令窗口中输入simulink命令或在工具栏中点击图标，观察期模块库的构成；2.熟悉基本模块库中的demo；3.了解各模块参数的设定及示波器的使用方法；4.新建模型文件，搭建2个简单的simulink仿真模型，对模型进行注释并仿真。模型1：；模型2：，其中m=1，c=1，k=11.4实验报告要求1.简略写出实验内容的操作步骤2.给出Simulink仿真模型和运行结果；3.体会与建议。1.5思考题1.simu

3、link的基本功能是什么？2.simulink进行系统仿真设计的基本步骤是什么？实验二二元系统建模技术2.1实验目的1.掌握Simulink二元系统仿真模型的建立。2.掌握用不同的算法（od45,ode15s等）、不同的仿真时间对系统的影响。2.2预习要求了解用不同的仿真参数、不同的算法、不同的仿真时间进行仿真实验，对仿真结果的影响。2.3实验内容1、设计Simulink仿真模型2、在Simulink环境构建仿真模型3、了解参数、算法、仿真时间的设定方法模型1：模型2：，2.4报告要求1、写出Simulink仿

4、真模型2、分析Simulink仿真模型在不同的参数、不同的算法、不同的仿真时间进行仿真实验的结果。3.体会与建议。2.5思考题1.simulink仿真算法的适用范围？实验三非连续系统及混合系统设计3.1实验目的1.掌握非连续系统的建模方法；2.掌握混合系统的建模方法；3.2预习要求1.了解非连续各模块库模块的功能；2.了解离散模块库各模块的功能；3.了解不同系统求解器的应用场所。3.3实验内容1、设计Simulink仿真模型；2、分析非连续系统和混合系统在Simulink中建模、仿真的异同；模型1:由一个小车系

5、统简单模拟卫星的位置控制过程，控制的目的是使卫星按指定路径运行，即让小车静止的原点。小车由两个喷射式发动机推动在光滑的平面内运动。若小车的速度和位移之和为负值，则启动左边的发动机；若小车的速度和位移之和为正，则启动右边的发动机。如图1所示。其模型为：动力学方程：，其中m=5kg，图1小车运行示意图模型2：3.4报告要求1、写出Simulink仿真模型；2、简略写出实验内容的操作步骤及运行结果；3.5思考题1.连续系统、非连续系统、离散系统以及混合系统的在simulink中建模仿真需注意什么？实验四PID控制器的

6、设计及封装技术4.1实验目的1.掌握PID连续、离散系统的建模方法；2.研究PID控制器对系统的影响；3.掌握子系统封装技术4.2预习要求掌握PID控制的原理。1．模拟PID控制器典型的PID控制结构如图2所示。比例积分微分PID控制器u(t)e(t)图2典型PID控制结构PID调节器的数学描述为2数字PID控制器离散PID表达式：4.3实验内容1、设计模拟PID控制器仿真模型2、设计数字PID控制器仿真模型3、对建立的模拟和数字PID控制进行封装，比例因子k、积分因子i和微分因子d均为可输入的变量。4.4报告

7、要求1、写出Simulink仿真模型2、分析Simulink仿真模型在不同的k、i和d参数时仿真实验的结果。4.5思考题1.k、i、d参数如何影响模型？实验五PID控制器的应用5.1实验目的1.掌握PID控制器的应用；2.研究PID控制器对系统的影响；5.2预习要求掌握PID控制的原理，典型PID控制器的应用框图如图3所示。比例积分微分对象模型PID控制器r(t)y(t)u(t)e(t)图3典型PID控制器的应用框图5.3实验内容1、汽车行驶在图4所示的斜坡上（可看作汽车沿直线山坡路向前行驶）。要求设计一个简单

8、的比例控制器，使汽车能以设定的速度运动。图4汽车运行示意图1）建立汽车运动的数学模型根据牛顿第二定律，汽车的运动方程：式中，m=100为汽车质量；Fe是引擎动力，汽车最大驱动力为600，最大制动力为-600,即;Fw是空气阻力，;为行驶汽车的速度；Fh是重力分量，,θ=pi/4为坡路与水平方向的夹角。2)建立比例控制器的数学模型比例控制器工作原理：根据期望速度和实际速度之差产生“指令”