MATLABSIMULINK系统建模设计与仿真基础ppt课件.ppt

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1、6.2SIMULINK仿真基础如果控制系统的结构很复杂，在通常情况下是很难将模型输入到计算机中的。1990年MathWorks软件公司提供了新的控制系统模型图形输入与仿真工具，并定义为SIMULAB，该工具很快在控制界得到了广泛的使用。1992年开始正式改名为SIMULINK，这一名字的含义是相当直观的。因为它较明显地表明此软件的两个显著的功能：SIMU（仿真）与LINK（连结），即可以利用鼠标在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或线性化分析。这种做法的一个优点是，可以使得一个很复杂系统的输入变得相当容易且直观。

2、进入MATLAB环境之后，键入simulink命令或用鼠标点击simulink的图标就可以打开相应的系统模型库。这一模型库包括：Commonlyusedblocks、Continuous、Discontinuities、Discrete等16个子模块。若想建立一个控制系统的结构框图，则应该选择File/New菜单项，这样就会自动打开一个空白的模型编辑窗口，允许用户输入自己的模型框图。打开输入源模块库的图标，将出现各种子模块库，比如包括：阶跃函数、正弦函数、白噪声函数、时钟、常数、MATLAB空间变量、信号发生器等，可以利用鼠标点中的方式来选择所需的子模块，并将它拖动

3、到所打开的模型窗口上。[例6.1](1)试用Simulink建立一个如下图所示的典型PID控制系统模型。图6.1典型PID控制系统方框图假设输入信号r(t)选为单位阶跃信号，输出端接示波器。所连接成的SIMULINK模块框图如图6.2所示。在Simulink环境中选择PID参数如下：，，。图6.2典型PID控制系统的Simulink实现单位阶跃响应如图6.3所示。图6.3PID控制作用下闭环系统的阶跃响应[例6.1](2)试用Simulink建立一个如下图所示的非线性控制系统模型。0.30.5--搭建的Simulink模型如下在模块中选择参数0.50.6[例6.1]

4、(3)试用Simulink建立一个如下图所示的非线性控制系统模型。搭建的Simulink模型如下[例6.1](4)试用Simulink建立一个如下图所示的线性时滞控制系统模型，并考察其单位阶跃响应。搭建的Simulink模型如下：时滞为0.4在模块中设定时滞为0.2在模块中设定现求其单位阶跃响应，将其输入模块换成单位阶跃，将其输出模块换成示波器。这样Simulink模型变为下图所示。运行该Simulink模型，结果如下图所示。现在再来分析，如果该系统没有时滞，其单位阶跃响应又是如何的？此时，系统模型变为：搭建的Simulink模型如下没有时滞情况下的模型运行该Sim

5、ulink模型，结果如下图所示。[例6.1](4)试用Simulink建立一个如下图所示的线性时变系统模型。搭建的Simulink模型如下：自定义M函数文件s_t.m表示阶跃信号y=s_t(t)自定义M函数文件f_t.m表示正弦函数y=f_t(t)在工作空间产生时间信号序列[k,t]自定义M函数文件s_t.m，表示阶跃信号y=s_t(t)functionu=s_t(t)%stepinputift<=0u=0;elseu=1;end自定义M函数文件f_t.m，表示正弦函数y=f_t(t)functiony=f_t(t)y=sin(t);在MATLAB的工作空间中产生时

6、间信号序列[k,t]>>clear>>t=0:0.01:5;>>k=1:1:length(t);>>格式见下一页运行Simulink模型，结果如下小范围局部放大，结果如下利用SIMULINK进行数字仿真在前一节中其实已经初步介绍了数字仿真的过程。为了更详细地说明怎样利用Simulink进行数字仿真，在此举第二个例子来说明。[例6.2]利用Simulink工具画出下列系统在闭环状态反馈，情况下的的状态响应轨线。所连接成的SIMULINK模块框图如图6.4所示。图6.4状态反馈闭环系统的Simulink实现仿真结果如下：图6.5闭环系统的状态响应[例6.3]利用Simu

7、link工具画出下列系统在闭环状态反馈情况下的输出响应轨线。所连接成的SIMULINK模块框图如图6.6所示。仿真结果如下：状态变量状态变量输出变量输出变量图6.7非线性系统的状态响应[例6.4]利用Simulink工具画出下面方块图所示系统的输出响应轨线。其中输入信号取为：所连接成的SIMULINK模块框图如图6.9所示。图6.9控制系统的Simulink实现仿真结果如下：图6.10控制系统的输出响应[例6.5]利用Simulink工具画出下面带有饱和非线性特性的系统的输出响应轨线。其中输入信号取为如图6.12所示的三角脉冲信号，饱和特性具体参数如图6.13所