耗费的时间依赖于很多因素,包括模型的复杂程度、解法器及其步长的选择、计算机时钟的速度等等。
★ 仿真步长模式:用户在Type后面的第一个下拉选项框中指定仿真的步长选取方式,可供选择的有Variable-step(变步长)和Fixed-step(固定步长)方式。变步长模式可以在仿真的过程中改变步长,提供误差控制和过零检测。固定步长模式在仿真过程中提供固定的步长,不提供误差控制和过零检测。用户还可以在第二个下拉选项框中选择对应模式下仿真所采用
II.。 Workspace I/O页,作用是管理模型从MATLAB工作空间的输入和对它的输出。
III..Diagnostics页,允许用户选择Simulink在仿真中显示的警告信息的等级。 (2)、启动仿真
I.设置仿真参数和选择解法器之后,就可以启动仿真而运行。
选择Simulink菜单下的start选项来启动仿真,如果模型中有些参数没有定义,则会出现错误信息提示框。如果一切设置无误,则开始仿真运行,结束时系统会发出一鸣叫声。
II.除了直接在SIMULINK环境下启动仿真外,还可以在MATLAB命令窗口中通过函数进行,格式如下:
[t,x,y]=sim(‘模型文件名’,[to tf],simset(‘参数1’,参数值1,‘参数2’,参数值2, …)) 其中to为仿真起始时间,tf为仿真终止时间。[t,x,y]为返回值,t为返回的时间向量值,x为返回的状态值,y为返回的输出向量值。simset定义了仿真参数,包括以下一些主要参数:
AbsTol:默认值为1e-6设定绝对误差范围。
Decimation:默认值为1,决定隔多少个点返回状态和输出值。 Solver:解法器的选择。
26
最后一步是仿真(Simulation),可以通过选择仿真菜单(Simulation Menu)执行仿真命令。有两个可以供选择的项:Start(开始执行)与Parameters(参数选择)。在参数选择中,可以有几种积分算法供选择。对于线性系统,可以选择Linsim算法。对应项分别输入如下参数:
Start Time 0 (开始时间) Stop Time 9.9 (停止时间)
Rilative Error 0.001 (积分一步的相对误差) Minimum Step Size 0.1 (最小步长) Maximum Step Size 0.1 (最大步长)
在Return Variable方框中,还可以输入要返回的变量参数。如在此方框中填入t, 在仿真之后可以在MATLAB工作空间中得到两个变量, 即t与y。参数选择完毕后,关闭该窗口。
此时,你可以选择Start启动仿真程序,在仿真结束时,计算机会用声音给予提示。 阶跃响应图如图6-4所示。
图6-4 阶跃响应图
27
练习6-1 在SIMULINK环境下,作T1、T2、T3系统的阶跃响应;
T1?
2s2?2s?2T2?4s?2s2?2s?2T3?12s3?3s2?3s?1将T1、T2、T3系统的阶跃响应图在同一Scope中显示。
练习6-2典型二阶欠阻尼系统的传递函数为:
2?n2(?a??2)G(S)?2?222s?2??ns??ns?2?s?(?a??2) 极点位置:
S????j?式中:
????n;?a??n1??2;??cos(?)在SIMULINK环境下,作该系统在以下参数时的仿真: ①设ωa=1, σ=0.5,1,5 ,求阶跃响应,(用同一Scope显示); ②设σ=1 , ωa=0.5,1,5 ,求阶跃响应在(用同一Scope显示); ③设:
??12,?n?22,2,52求阶跃响应(用同一Scope显示); ④设
?n?2??300450600求阶跃响应,(用同一Scope显示);
阶跃响应的时间:0≤t≤10,阶跃信号幅值为+2V。分析参数变化(增加、减少与不变)对阶跃响应的影响。
28
练习6-3 已知某三阶系统的开环传递函数为:
k=10,
??0.5
G(s)?
K
(0.1s?1)(s2?2?s?1)要求:在Simulink仿真环境下作李沙育图形。 画出在Simulink仿真环境下作李沙育图形的仿真框图; ②确定测量信号ω的取值范围;
③选择不同频率的正弦信号,绘制李沙育图填入下表; ④求出转折频率,在转折频率左右多测几点; ω 图形
29
实验七 SIMULINK对经典控制系统的设计仿真
一 实验目的:
学习用Simulink软件工具对经典控制系统进行仿真设计的基本方法。
二 实验内容
用Simulink工具对下列题目进行仿真设计。
练习7-1 带有右零点或时间迟延环节的系统称为非最小相位系统。本题是研
G(S)?S2n(S)?0.5S?1.5究非最小相位零点的作用。已知系统的传递函数为,编写程序并仿真: ①、设n(s)=1.5,求该二阶系统阶跃响应及超调量、峰值时间、过渡过程时间; ②、设n(s)=(-s+a)/a ,a={1,3,6},求该二阶系统阶跃响应; ③、设n(s)=(s+a)/a ,a={1,3,6},求该二阶系统阶跃响应;
④、分别绘制②③两项的阶跃响应图,并列表表示所得结果。②③两项的阶跃响应图中应附有①项的阶跃响应曲线,以作比较;
⑤、基于所得的数据,试叙述在阶跃响应中左平面零点与右平面零点各自的作用是什么?
练习7-2 分析滞后与超前补偿器在不稳定系统中的补偿作用。
以双积分器为例:
G(S)? 其补偿器有如下三种:
1S2Ⅰ、比例补偿器:K(S)=KC
Ⅱ、超前补偿器:K(S)=KC(S+1)/(S+5) Ⅲ、滞后补偿器:K(S)=KC(S+5)/(S+1)
30