题图3(e)比例反馈控制系统Simulink模型
模型中各个模块说明如下。
u(t)输入模块:它的step time被设置为0,模块名称由原来的step改为u(t)。
加法器模块:在其属性对话框list of signs中输入+-。
积分模块integrator:采用默认值。比例器模块Gain:采用默认值。
Transfer Fon传递函数模块:在Denominator coefficient文本框中定义分子多项式系数向量为[10]。
Scope示波器:在示波器参数设置窗口选择Data history页,选中其中的Save data to workspace复选框。这将使送入示波器的数据同时被保存在MATLAB工作空间的默认名为ScopeData的结构矩阵或矩阵中。
②设置系统仿真参数。单击模型编辑窗口Simulation菜单中的Configuration Parameters选项,打开仿真参数设置对话框,选择Solver选项,把仿真的停止时间Sto ptime设置为20。
③仿真操作。双击示波器图标,打开示波器窗口。选择模型编辑窗口中Simulation菜单中的Stan命令,就可在示波器窗口中看到仿真结果的变化曲线,如题图3(f)所示。
题图3(f) 仿真结果
4. 建立下列微分方程所描述的系统的Simulink模型并仿真计算其单位阶跃响应。 ⑴r?(t)?2r(t)?2e?(t)
⑵r???(t)?r??(t)?2r?(t)?2r(t)?e??(t)?e?(t) ⑶r??(t)?3r?(t)?2r(t)?0,r(0)?1,r?(0)?2
解:⑴用积分器直接构造求解微分方程的模型 把原微分方程变为r?(t)??2r(t)?2e?(t)可知
r?经积分模块作用就得r,而r经代数运算又产生r?,据此可以建立系统模型并仿真,
实现建模与仿真步骤如下。 ①利用Simulink模块库中的基本模块,不难建立系统模型,如题图4(a)所示。
题图4(a) 求解微分方程的模型
模型中各个模块说明如下。
u(t)输入模块:模块名称由原来的step改为u(t),参数采用默认值。
Gs增益模块:增益参数Gain设置为2。
求和模块:其图标形状Icon shape选择rectangular,符号列表Lisl of signs设置为+-。 积分模块:参数不需改变。
G1增益模块:增益参数设置为2,它的方向旋转可借助Format菜单中的Rotate Block命令实现。
Scope示波器:在示波器参数设置窗口选择Data history页,选中其中的Save data to workspace复选框。这将使送入示波器的数据同时被保存在MATLAB工作空间的默认名为ScopeData的结构矩阵或矩阵中。
②设置系统仿真参数。单击模型编辑窗口Simulation菜单中的Configuration Parameters选项,打开仿真参数设置对话框,选择Solver选项,把仿真的停止时间Sto ptime设置为20。
③仿真操作。双击示波器图标,打开示波器窗口。选择模型编辑窗口中Simulation菜单中的Stan命令,就可在示波器窗口中看到仿真结果的变化曲线,如题图4(b)所示。
题图4(b) 仿真结果
⑵用积分器直接构造求解微分方程的模型
把原微分方程变为r???(t)??r??(t)?2r?(t)?2r(t)?e??(t)?e?(t)可知
r???经积分作用得r??,r??经积分作用得r?,r?再经积分模块作用就得r,而r??、r?和r经代数运算又产生r???,据此可以建立系统模型并仿真,实现建模与仿真步骤如下。
①利用Simulink模块库中的基本模块,不难建立系统模型,如题图4(c)所示。
题图4(c) 求解微分方程的模型
模型中各个模块说明如下。
u(t)输入模块:模块名称由原来的step改为u(t),参数采用默认值。
G1增益模块:增益参数Gain设置为2,它的方向旋转可借助Format菜单中的Rotate
Block命令实现。
G2增益模块:增益参数设置为2,它的方向旋转可借助Format菜单中的Rotate Block命令实现。
G3增益模块:增益参数设置为1,它的方向旋转可借助Format菜单中的Rotate Block命令实现。
求和模块:其图标形状Icon shape选择rectangular,符号列表Lisl of signs设置为++----。 积分模块和微分模块:参数采用默认值。
Scope示波器:在示波器参数设置窗口选择Data history页,选中其中的Save data to workspace复选框。这将使送入示波器的数据同时被保存在MATLAB工作空间的默认名为ScopeData的结构矩阵或矩阵中。
②设置系统仿真参数。单击模型编辑窗口Simulation菜单中的Configuration Parameters选项,打开仿真参数设置对话框,选择Solver选项,把仿真的停止时间Sto ptime设置为10。
③仿真操作。双击示波器图标,打开示波器窗口。选择模型编辑窗口中Simulation菜单中的Stan命令,就可在示波器窗口中看到仿真结果的变化曲线,如题图4(d)所示。
题图4(d) 仿真结果
⑶用积分器直接构造求解微分方程的模型 把原微分方程变为r??(t)??3r?(t)?2r(t)可知
r??经积分作用得r?,r?经积分模块作用就得r,而r?、r经代数运算又产生r??,据此
可以建立系统模型并仿真,实现建模与仿真步骤如下。 ①利用Simulink模块库中的基本模块,不难建立系统模型,如题图4(e)所示。
题图4(e) 求解微分方程的模型
模型中各个模块说明如下。
G1增益模块:增益参数设置为2,它的方向旋转可借助Format菜单中的Rotate Block命令实现。
G2增益模块:增益参数Gain设置为3,它的方向旋转可借助Format菜单中的Rotate Block命令实现。
求和模块:其图标形状Icon shape选择rectangular,符号列表Lisl of signs设置为--。 积分模块:参数采用默认值。
Scope示波器:在示波器参数设置窗口选择Data history页,选中其中的Save data to workspace复选框。这将使送入示波器的数据同时被保存在MATLAB工作空间的默认名为ScopeData的结构矩阵或矩阵中。
②设置系统仿真参数。单击模型编辑窗口Simulation菜单中的Configuration Parameters选项,打开仿真参数设置对话框,选择Solver选项,把仿真的停止时间Sto ptime设置为20。
在Data Import/Export选项中,把初始状态设置为[2;1]。
③仿真操作。双击示波器图标,打开示波器窗口。选择模型编辑窗口中Simulation菜单中的Stan命令,就可在示波器窗口中看到仿真结果的变化曲线,如题图4(f)所示。
题图4(f) 仿真结果
5. 使用Simulink仿真求下面系统的单位冲激响应(Simulink中没有单位冲激信号模块,所以用阶跃信号模块经微分来产生)。
5s2?s?15(s?1)⑴H(s)? ⑵H(s)?3
s?s2?ss(s?2)(s?5)解:⑴利用传递函数模块建模
在Continuous模块库中有标准的传递函数(Transfer Fcn)模块可供调用。实现建模与仿真步骤如下。
① 根据系统传递函数构建如题图5(a)所示的仿真模型。
题图5(a) 求单位冲激响应的模型
模型中各个模块说明如下。
u(t)模块:设置Step tinle为1。
G(s)模块:双击Transfer Fcn模块,引出其参数设置对话框,在分子、分母栏中填写
所需的系数。
微分模块:参数采用默认值。
Scope示波器:在示波器参数设置窗口选择Data history页,选中其中的Save data to workspace复选框。这将使送入示波器的数据同时被保存在MATLAB工作空间的默认名为ScopeData的结构矩阵或矩阵中。
②设置系统仿真参数。单击模型编辑窗口Simulation菜单中的Configuralion Parametcrs选项,打开仿真参数设置对话框,选择Solver选项,把仿真的停止时间Stop time设置为20。
③仿真操作。双击示波器图标,打开示波器窗口。选择模型编辑窗口Simulation菜单中