经典的连续系统仿真建模方法(实验报告)

电子信息工程系实验报告课程名称： 计算机仿真技术实验项目名称：实验5 连续系统建模仿真 实验时间：2011-12-13班级：电信092 姓名： XXX 学号：910706201一、实 验 目 的:学习基于传递函数和基于系统原理框图的连续系统Simulink 建模仿真；并掌握直接Simulink 仿真和编写m文件的Simulink 仿真。

二、实 验 环 境:硬件：PC 机，PII 以上 CPU ，256M 以上内存；软件：Matlab7.1三、实 验 原 理：（1）已知系统的微分方程为''()3'()2()'()3()y t y t y t f t f t ++=+，对方程进行Laplace 变换可以得到以下推导：2(32)()(3)()p p y t p f t ++=+ 则系统的传输算子为2()321()()3221B p p H p A p p p p p +===-++++求得冲激响应为2()(2)t t h t e e t ε--=-() 求得系统的零状态响应为0t ≥（2）已知原系统微分方程为''()3'()2()'()3()y t y t y t f t f t ++=+，现设一个中间变量()x t ，相应的有它的一阶导数'()x t 和二阶导数''()x t ，利用这三个中间变量将系统微分方程写出下列两个等式：① '''()()3()2()f t x t x t x t =++ ②'()()3()y t x t x t =+ 利用这两个式子可容易画出系统结构模型。

成 绩：指导教师（签名）：四、实 验 内 容 及 过 程:1、已知系统：''()3'()2()'()3()y t y t y t f t f t ++=+求：（1）系统的单位冲激响应；（2）在输入 3()()t f t e t ε-= 时的零状态响应。

第二章 经典的连续系统仿真建模方法学本章讨论经典的连续系统数字仿真的原理与方法，内容包括连续系统数字仿真的基本概念、经典的数值积分法、经典的线性多步法等。

在数字计算机上进行连续系统仿真，首先要将连续模型离散化，因此，2.1节首先讨论离散化原理及要求，这是连续系统仿真的基础。

然后，2.2节对经典的数值积分法----龙格-库塔法及其它典型的数值积分法仿真建模原理进行详细分析，并通过实例说明其应用要点；而2.3节对经典的线性多步法进行了介绍．2.1 离散化原理及要求在数字计算机上对连续系统进行仿真时，首先遇到的问题是如何解决数字计算机在数值及时间上的离散性与被仿真系统数值及时间上的连续性这一基本问题。

从根本意义上讲，数字计算机所进行的数值计算仅仅是“数字”计算，它表示数值的精度受限于字长，这将引入舍入误差；另一方面，这种计算是按指令一步一步进行的，因而，还必须将时间离散化，这样就只能得到离散时间点上系统性能。

用数字仿真的方法对微分方程的数值积分是通过某种数值计算方法来实现的。

任何一种计算方法都只能是原积分的一种近似。

因此，连续系统仿真，从本质上是对原连续系统从时间、数值两个方面对原系统进行离散化，并选择合适的数值计算方法来近似积分运算，由此得到的离散模型来近似原连续模型。

如何保证离散模型的计算结果从原理上确能代表原系统的行为，这是连续系统数字仿真首先必须解决的问题。

设系统模型为：),,(t u y f y= ，其中u (t )为输入变量，y (t )为系统变量；令仿真时间间隔为h ，离散化后的输入变量为)(ˆk t u，系统变量为)(ˆk t y ，其中k t 表示t=kh 。

如果)()(ˆk k t u t u ≈，)()(ˆk k t y t y ≈，即0)()(ˆ)(≈-=k k k u t u t u t e ，0)()(ˆ)(≈-=k k k y t y t y t e （对所有k=0,1,2,…），则可认为两模型等价，这称为相似原理（参见图2.1）。

实验一经典 的连续系统仿真建模方法一 实验目的:1 了解和掌握利用仿真技术对控制系统进行分析的原理和步骤。

2 掌握机理分析建模方法。

3 深入理解阶常微分方程组数值积分解法的原理和程序结构，学习用Matlab 编写 数值积分法仿真程序。

4 掌握和理解四阶Runge -Kutta 法，加深理解仿真步长与算法稳定性的关系。

二 实验原理:1非线性模型仿真()()⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-+=221122112111H H A dt dH H Q u k A dt dH d u ααα⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=∆d u Q u A A k H H AR AR AR H 00111012121212三 实验内容:1. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对非线性模型（3）式进行仿真。

（1） 将阀位u 增大10％和减小10％，观察响应曲线的形状;（2） 研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定？（3） 利用 MATLAB 中的ode45()函数进行求解，比较与（1）中的仿真结果有何区别。

2. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真（1） 将阀位增大10％和减小10％，观察响应曲线的形状;（2） 研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定？（4） 阀位增大10％和减小10％，利用MATLAB 中的ode45()函数进行求解阶跃响 应，比较与（1）中的仿真结果有何区别。

四 程序代码:龙格库塔:%RK4文件clccloseH=[1.2,1.4]';u=0.55; h=1;TT=[];XX=[];for i=1:h:200k1=f(H,u);k2=f(H+h*k1/2,u);k3=f(H+h*k2/2,u);k4=f(H+h*k3,u);H=H+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;TT=[TT i];XX=[XX H];end;hold onplot(TT,XX(1,:),'--',TT,XX(2,:));xlabel('time')ylabel('H')gtext('H1')gtext('H2')hold on水箱模型:function dH=f(H,u)k=0.2;u=0.5;Qd=0.15;A=2;a1=0.20412;a2=0.21129;dH=zeros(2,1);dH(1)=1/A*(k*u+Qd-a1*sqrt(H(1)));dH(2)=1/A*(a1*sqrt(H(1))-a2*sqrt(H(2)));三实验结果:2编写四阶Runge_Kutta 公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真：1 阀值u对仿真结果的影响U=0.45;h=1; U=0.5;h=1;U=0.55;h=1;2 步长h对仿真结果的影响:U=0.5;h=5; U=0.5;h=20;U=0.5;h=39 U=0.5;h=50由以上结果知,仿真步长越大,仿真结果越不稳定。

1、''()3'()2()'()3()y t y t y t f t f t ++=+ 在本实验中，由此系统函数可知，传递函数为：2332p p p +++ 并且可以用Simulink 建立其模型：其中阶跃函数的参数设置效果截图为图1。

图2为传递函数的参数设置。

图1 阶跃函数的参数设置 图2 传递函数的参数设置2、点击Simulink 的调试按钮，接着双击运行着的示波器就能看见结果。

在理论上，该系统的冲激响应可以由以下方法给出。

y ''''由系统微分方程(t)+3y (t)+2y(t)=f (t)+3f(t)得到相应输入输出算子方程为：2()321()()3212B p p h p A p p p p p +===-++++ 所以2h1()2()1t t e t p ε-→=+ 212()()2t h t e t p ε--→=-+即再将各冲激分量相加就得到给定系统的冲激响应：2()1()2()2()()t t h t h t h t e t e t εε--=+=- 根据作图可知 两者的计算结果是一样的。

如下图3、图4所示分别是两种方法得出的结果。

图3 simulink 得出得结果 图4 理论计算的值输入函数为3t ()()f t e t ε-=，同理知道传递函数2332p p p +++，再次建立系统模型见图5。

图5 系统结构图仿真结果如图6所示，可以看见输出信号。

图6 系统仿真结果在理论上，同样的，系统的传递函数函数不变，冲激响应h(t)也不变。

也就是说 2()1()2()2()()t t h t h t h t e t et εε--=+=- 而3()()t f t e t ε-= 所以233232()(2()())()()()()()()()t t t t t t t t t y t e t e t e t e e t e e t e e t εεεεεε---------=-*=---=- 经过用matlab 画出y(t)的图形如下图7.图7 理论上的计算仿真结果截图由上两图可以看出，两种方法计算仿真的结果基本上是相同的结果，也证明了仿真的结果是正确的！思考题：在simulink仿真中，计算机无法计算与输出冲激信号，如果要输入冲激信号，只能利用节约信号来微分，得到的函数就是冲激函数。

系统建模与仿真实验报告系统建模与仿真实验报告1. 引言系统建模与仿真是一种重要的工程方法，可以帮助工程师们更好地理解和预测系统的行为。

本实验旨在通过系统建模与仿真的方法，对某个实际系统进行分析和优化。

2. 实验背景本实验选择了一个电梯系统作为研究对象。

电梯系统是现代建筑中必不可少的设备，其运行效率和安全性对于整个建筑物的使用体验至关重要。

通过系统建模与仿真，我们可以探索电梯系统的运行规律，并提出优化方案。

3. 系统建模为了对电梯系统进行建模，我们首先需要确定系统的各个组成部分及其相互关系。

电梯系统通常由电梯、楼层按钮、控制器等组成。

我们可以将电梯系统抽象为一个状态机模型，其中电梯的状态包括运行、停止、开门、关门等，楼层按钮的状态则表示是否有人按下。

4. 仿真实验在建立了电梯系统的模型之后，我们可以通过仿真实验来模拟系统的运行过程。

通过设定不同的参数和初始条件，我们可以观察到系统在不同情况下的行为。

例如，我们可以模拟电梯在高峰期和低峰期的运行情况，并比较它们的效率差异。

5. 仿真结果分析通过对仿真实验结果的分析，我们可以得出一些有价值的结论。

例如，我们可以观察到电梯在高峰期的运行效率较低，这可能是由于大量乘客同时使用电梯导致的。

为了提高电梯系统的运行效率，我们可以考虑增加电梯的数量或者改变乘客的行为规则。

6. 优化方案基于对仿真结果的分析，我们可以提出一些优化方案来改进电梯系统的性能。

例如，我们可以建议在高峰期增加电梯的数量，以减少乘客等待时间。

另外，我们还可以建议在电梯内设置更多的信息显示，以便乘客更好地了解电梯的运行状态。

7. 结论通过本次实验，我们深入了解了系统建模与仿真的方法，并应用于电梯系统的分析和优化。

系统建模与仿真是一种非常有用的工程方法，可以帮助我们更好地理解和改进各种复杂系统。

在未来的工作中，我们可以进一步研究和优化电梯系统，并将系统建模与仿真应用于更多的实际问题中。

8. 致谢在本次实验中，我们受益于老师和同学们的帮助与支持，在此表示诚挚的感谢。

系统建模与仿真实验报告实验题目：库存系统建模与仿真设计指导老师：学生：时间：系统建模与仿真实验报告一、实验目的：本次实验是在学习完离散事件系统建模与仿真的课堂理论后的实际操作试验，可以很好的运用和巩固学过的知识，同时也是对学习的检验。

希望在试验中了解仿真中相关的随机统计模型；能够运用Witness对运营系统分析、建模、仿真运行、结果分析及提出评价和改善建议。

二、试验环境：本次试验是在充分分析所给出的题目后，对题目的要求建立仿真模型，主要运用witness仿真软件运行所建立的模型并分析所得的结果，然后在修改调整的基础上得到最优化的结果。

三、题目：库存系统建模与仿真设计课题系统描述：顾客进入订货服务台的到达间隔时间服从均值为10分钟的负指数分布，首次到达时刻点为0。

一个工作人员接受并检查顾客的订单、收取费用，总共花费时间为UNIFORM (8, 10)分钟。

完成这个步骤后，订单被随机送给两个仓库人员之一(每个仓库人员都有50%的概率得到一个顾客的订单)，仓库人员帮顾客找到订购的货物，花费的时间为UNIFORM (16, 20)分钟。

每个仓库人员只为持有分配给他的订单的顾客提供服务。

顾客拿到货物之后离开系统。

对此系统建立仿真模型，并运行5 000分钟，观察顾客的平均系统逗留时间和最大系统逗留时间等。

一位聪明、年轻的工程师建议，不要为仓库人员指派其服务的顾客，而是让两位仓库人员按照“先到先服务”的原则直接为任意一位前来的顾客服务。

对此系统建立仿真模型，也运行5000分钟，将结果与前面的进行比较。

四、建模与仿真步骤如下：1.元素定义：分别对顾客、工作人员、仓库人员的类型、数量定义，完成仿真模型如下图：2.元素可视化的设置：2.1对顾客进行设置如下图：（顾客进入订货服务台的到达间隔时间服从均值为10分钟的负指数分布）2.2对工作人员进行设置如下图：2.2.1对50%的概率设置：2.2.2仓库工作人员花费时间分布设置：（仓库人员帮顾客找到订购的货物，花费的时间为UNIFORM (16, 20)分钟）2.2.3对仓库人员进行设置如下图：对仓库人员1设置：2.2.4对仓库人员2设置：3.运行结果如下图：五、运行结果分析：通过对以上的运行结果观察可以发现，检查人员的使用效率是49.32%，仓库取货员1的使用效率是45.96%，仓库取货员2 的使用效率是52.20%，可以发现在这种随即分配顾客的模式下，造成顾客有很多的等待和人员效率的分配不合理，就是在随机分配下，可能会由于某个取货人员在某个时间分得了较多的顾客而又在花费较多的时间寻找货物，此时就会造成后面的顾客排队等候，使交货期明显延长，交货效率低下。

matlab连续时间系统的建模与仿真实例标题：深入探讨matlab连续时间系统的建模与仿真实例一、引言在工程领域中，连续时间系统的建模与仿真是非常重要的一环。

使用matlab作为工具可以帮助工程师们更好地理解和分析连续时间系统的行为。

本文将深入探讨matlab在连续时间系统建模与仿真中的实际应用，帮助读者更好地掌握这一领域的知识。

二、连续时间系统建模与仿真概述连续时间系统建模与仿真是指利用数学方法和计算机工具对连续时间系统进行抽象化描述和模拟。

在工程实践中，这一过程可以帮助工程师们更好地理解系统的动态特性、分析系统的稳定性和性能，并设计控制策略以满足特定的需求。

1.连续时间系统建模方法连续时间系统建模的方法有很多种，常用的包括微分方程描述、传递函数描述、状态空间描述等。

在matlab中，可以利用Simulink工具箱来快速构建系统的模型，并进行仿真分析。

2.连续时间系统仿真实例下面我们将以一个简单的例子来展示如何使用matlab对连续时间系统进行建模和仿真。

假设有一个带有阻尼的弹簧质量系统，其运动方程可以描述为：\[ m \frac{d^2 x(t)}{dt^2} + c \frac{dx(t)}{dt} + kx(t) = F(t) \]其中，m为质量，c为阻尼系数，k为弹簧常数，F(t)为外部作用力。

我们希望利用matlab对这个系统进行建模，并仿真系统的动态响应。

三、matlab建模与仿真实例1.建立模型在matlab中打开Simulink工具箱，我们可以直接从库中选择弹簧质量阻尼系统的模块进行快速搭建。

将质量、阻尼、弹簧和外部作用力连接起来，即可构建出系统的模型。

2.参数设定设定系统的参数：m=1kg, c=0.5N/m/s, k=2N/m, 外部作用力F(t)=sin(t)。

3.仿真分析设置仿真时间为10s，运行仿真，观察系统的位移-时间和速度-时间响应。

四、实验结果分析通过matlab进行仿真，我们可以得到系统的位移和速度随时间的变化曲线。

实验1 Witness仿真软件认识一、实验目的熟悉Witness 的启动；熟悉Witness2006用户界面；熟悉Witness 建模元素；熟悉Witness 建模与仿真过程。

二、实验内容1、运行witness软件，了解软件界面及组成；2、以一个简单流水线实例进行操作。

小部件（widget）要经过称重、冲洗、加工和检测等操作。

执行完每一步操作后小部件通过充当运输工具和缓存器的传送带（conveyer）传送至下一个操作单元。

小部件在经过最后一道工序“检测”以后，脱离本模型系统。

三、实验步骤仿真实例操作:模型元素说明：widget 为加工的小部件名称；weigh、wash、produce、inspect 为四种加工机器，每种机器只有一台；C1、C2、C3 为三条输送链；ship 是系统提供的特殊区域，表示本仿真系统之外的某个地方；操作步骤：1：将所需元素布置在界面：2：更改各元素名称：如;3:编辑各个元素的输入输出规则：4:运行一周（5 天*8 小时*60 分钟=2400 分钟），得到统计结果。

5:仿真结果及分析：Widget：各机器工作状态统计表：分析：第一台机器效率最高位100%，第二台机器效率次之为79%，第三台和第四台机器效率低下，且空闲时间较多，可考虑加快传送带C2、C3的传送速度以及提高第二台机器的工作效率，以此来提高第三台和第四台机器的工作效率。

6：实验小结：通过本次实验，我对Witness的操作界面及基本操作有了一个初步的掌握，同学会了对于一个简单的流水线生产线进行建模仿真，总体而言，实验非常成功。

实验2 单品种流水线生产计划设计一、实验目的1.理解系统元素route的用法。

2.了解优化器optimization的用法。

3.了解单品种流水线生产计划的设计。

4.找出高生产效率、低临时库存的方案。

二、实验内容某一个车间有5台不同机器，加工一种产品。

该种产品都要求完成7道工序，而每道工序必须在指定的机器上按照事先规定好的工艺顺序进行。

控制系统仿真实验报告班级：测控 1402 班姓名：王玮学号： 14050402072018 年 01 月实验一经典的连续系统仿真建模方法一实验目的 :1了解和掌握利用仿真技术对控制系统进行分析的原理和步骤。

2掌握机理分析建模方法。

3深入理解阶常微分方程组数值积分解法的原理和程序结构，学习用Matlab 编写数值积分法仿真程序。

4掌握和理解四阶 Runge-Kutta法，加深理解仿真步长与算法稳定性的关系。

二实验内容 :1.编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对非线性模型（3）式进行仿真。

（1）将阀位u增大 10％和减小 10％，观察响应曲线的形状;（2）研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定？（3）利用 MATLAB 中的 ode45() 函数进行求解，比较与（1）中的仿真结果有何区别。

2.编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真（1）将阀位增大 10％和减小 10％，观察响应曲线的形状;（2）研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定？（4）阀位增大 10％和减小 10％，利用 MATLAB中的 ode45() 函数进行求解阶跃响应，比较与（ 1）中的仿真结果有何区别。

三程序代码 :龙格库塔 :%RK4文件clccloseH=[1.2,1.4]';u=0.55; h=1;TT=[];XX=[];for i=1:h:200k1=f(H,u);k2=f(H+h*k1/2,u);k3=f(H+h*k2/2,u);k4=f(H+h*k3,u);H=H+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;TT=[TT i];XX=[XX H];end;hold onplot(TT,XX(1,:),'--',TT,XX(2,:));xlabel('time')ylabel('H')gtext('H1')gtext('H2')hold on水箱模型 :function dH=f(H,u)k=0.2;u=0.5;Qd=0.15;A=2;a1=0.20412;a2=0.21129;dH=zeros(2,1);dH(1)=1/A*(k*u+Qd-a1*sqrt(H(1)));dH(2)=1/A*(a1*sqrt(H(1))-a2*sqrt(H(2)));2 编写四阶Runge_Kutta公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真：1阀值 u 对仿真结果的影响U=0.45;h=1;U=0.5;h=1;U=0.55;h=1;2 步长 h 对仿真结果的影响:U=0.5;h=5;U=0.5;h=20;U=0.5;h=39U=0.5;h=50由以上结果知 , 仿真步长越大 , 仿真结果越不稳定。

电子科技大学中山学院学生实验报告院别：电子信息学院 课程名称：信号与系统实验一、实验目的1.掌握连续系统的Simulnk 建模方法；2.掌握连续系统时域响应、频域响应的Simulink 仿真方法。

二、实验原理连续系统的Simulink 仿真分析包括系统模型的创建和仿真分析两个过程。

利用Simulink 模块库中的有关功能模块创建的系统模型，主要有S 域模型、传输函数模型和状态空间模型等形式。

若将信号源子模块库（Sources ）中某种波形的信号源（如正弦或阶跃信号源）加于系统模型的输入端，图1 系统时域响应Simulink 仿真的模型以Sources 子模块库中的”lnl ”、Sinks 子模块中的”Outl ”分别作为系统模型的输入端和输出端，如图2所示。

ln1 out1图2 系统响应Simulink 仿真的综合模型建立图2形式系统模型并保存之后，利用如下响应的命令，可得到系统的状态空间变量、频率响应曲线、单位冲击响应的波形。

[A,B,C,D]=linmod(‘模型文件名’) %求状态空间矩阵。

注意：‘模型文件名’不含扩展名 bode(A,B,C,D)； %绘制系统的频率特性曲线bode(A,B,C,D,l u :ω0:ωω:∆1)；%绘制系统在10~ωω频率范围内，歩长为ω∆的频率特性曲线；u i 为输入端口编号，一般取1 Impulse(A,B,C,D) %绘制系统冲击响应的波形Impulse(A,B,C,D,i u ,t 0:1:t t ∆) %绘制系统在时间范围内、歩长为的冲击响应的波形Step(A,B,C,D) %绘制系统阶跃响应的波形Step(A,B,C,D,iu ,t:1:tt∆) %绘制系统在1~tt时间范围内、歩长为t∆的阶跃响应的波形以上命令，可以逐条在命令窗口输入、执行，也可编写成M文件并运行，获得所需结果。

三、实验内容（题目）3、线性系统如图17-13所示。

要求：建立系统的S域模型，编写执行Simullink仿真命令的M文件，求系统的状态空间变量，绘出系统的冲击响应波形和频率响应特性曲线。

第3章 连续系统仿真的方法3.1 数值积分法连续系统数值积分法，就是利用数值积分方法对广微分方程建立离散化形式的数学模型——差分方程，并求其数值解。

可以想象在数学计算机上构造若干个数字积分器，利用这些数字积分器进行积分运算。

在数字计算机上构造数字积分器的方法就是数值积分法，因而数字机的硬件特点决定了这种积分运算必须是离散和串行的。

把被仿真系统表示成一阶微分方程组或状态方程的形式。

一阶向量微分方程及初值为()(),00t Y Y t Y ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭Y =F =（3-1）其中，Y 为n 维状态向量，F （t ，Y ）为n 维向量函数。

设方程（3-1）在011,,,,n n t t t t t +=…处的形式上的连续解为()()()()n+1n+1t t n+10t t t =Y t +,(),n Y F t Y dt Y t F t Y dt=+⎰⎰（3-2）设 n =()n Y Y t ，令1n n n Y Y Q +=+（3-3）则有：()1n+1t n Y Y +=也就是说，1(,)n nt n t Q F t Y dt +≈⎰（3-4）如果n Y 准确解()n Y t 为近似值，n Q 是准确积分值的近似值，则式（3-4）就是式（3-2）的近似公式。

换句话说，连续系统的数值解就转化为相邻两个时间点上的数值积分问题。

因此，所谓数值解法，就是寻求初值问题（3-1）的真解在一系列离散点12n t t t <…<…上的近似解12,,,n Y Y Y ……，相邻两个时间离散点的间隔1n n n t t +=-h ，称为计算步距或步长，通常取n =h h 为定值。

可见，数值积分法的主要问题归结为对函数(,)F t y 的数值积分问题，即如何求出该函数定积分的近似解。

为此，首先要把连续变量问题用数值积分方法转化成离散的差分方程的初值问题，然后根据已知的初值条件0y ，逐步地递推计算后续时刻的数值解(1,2,)i y i =…。

控制系统仿真实验报告班级：测控1402班姓名：王玮学号：072018年01月实验一经典的连续系统仿真建模方法一实验目的:1 了解和掌握利用仿真技术对控制系统进行分析的原理和步骤。

2 掌握机理分析建模方法。

3 深入理解阶常微分方程组数值积分解法的原理和程序结构，学习用Matlab编写数值积分法仿真程序。

4 掌握和理解四阶Runge-Kutta法，加深理解仿真步长与算法稳定性的关系。

二实验内容:1. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对非线性模型（3）式进行仿真。

（1）将阀位u 增大10％和减小10％，观察响应曲线的形状;（2）研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定（3）利用 MATLAB 中的ode45()函数进行求解，比较与（1）中的仿真结果有何区别。

2. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真（1）将阀位增大10％和减小10％，观察响应曲线的形状;（2）研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定（4）阀位增大10％和减小10％，利用MATLAB 中的ode45()函数进行求解阶跃响应，比较与（1）中的仿真结果有何区别。

三程序代码:龙格库塔:%RK4文件clccloseH=[,]';u=; h=1;TT=[];XX=[];for i=1:h:200k1=f(H,u);k2=f(H+h*k1/2,u);k3=f(H+h*k2/2,u);k4=f(H+h*k3,u);H=H+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;TT=[TT i];XX=[XX H];end;hold onplot(TT,XX(1,:),'--',TT,XX(2,:)); xlabel('time')ylabel('H')gtext('H1')gtext('H2')hold on水箱模型:function dH=f(H,u)k=;u=;Qd=;A=2;a1=;a2=;dH=zeros(2,1);dH(1)=1/A*(k*u+Qd-a1*sqrt(H(1)));dH(2)=1/A*(a1*sqrt(H(1))-a2*sqrt(H(2)));2编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真：1 阀值u对仿真结果的影响U=;h=1; U=;h=1;U=;h=1;2 步长h对仿真结果的影响:U=;h=5; U=;h=20;U=;h=39 U=;h=50由以上结果知,仿真步长越大,仿真结果越不稳定。

第1篇一、实验目的1. 理解连续时间系统的基本概念和特性。

2. 掌握连续时间系统建模和仿真方法。

3. 熟悉连续时间系统的分析方法。

4. 培养实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理连续时间系统是指系统中各物理量随时间连续变化的系统。

连续时间系统在工程应用中广泛存在，如电路、信号处理、控制系统等。

本实验主要研究连续时间系统的建模、仿真和分析方法。

三、实验仪器与设备1. 连续时间系统实验箱2. 示波器3. 信号发生器4. 信号分析仪5. 计算机及仿真软件（如MATLAB）四、实验内容及步骤1. 连续时间系统建模（1）根据实验要求，选择合适的连续时间系统，如一阶滤波器、二阶滤波器等。

（2）根据系统特性，确定系统的输入信号和输出信号。

（3）利用实验箱提供的元器件搭建实验电路。

（4）根据元器件参数，推导出系统的传递函数。

2. 连续时间系统仿真（1）利用MATLAB软件，根据推导出的传递函数，建立系统的仿真模型。

（2）设置仿真参数，如采样时间、初始条件等。

（3）运行仿真，观察系统输出波形。

3. 连续时间系统分析（1）分析系统输出波形，观察系统的稳定性和频率响应特性。

（2）根据实验数据，计算系统的幅频特性和相频特性。

（3）分析系统在实际应用中的优缺点。

五、实验结果与分析1. 实验结果（1）根据实验数据和仿真结果，绘制系统输出波形图。

（2）根据实验数据和仿真结果，计算系统的幅频特性和相频特性。

2. 实验分析（1）通过实验和分析，验证了连续时间系统建模和仿真方法的有效性。

（2）分析了系统在实际应用中的优缺点，为实际工程提供了参考。

六、实验结论1. 本实验成功地实现了连续时间系统的建模、仿真和分析。

2. 通过实验，掌握了连续时间系统的基本概念、特性和分析方法。

3. 培养了实验操作能力和数据分析能力。

4. 为今后在实际工程中的应用奠定了基础。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全操作，防止触电、短路等事故发生。

2. 实验数据要准确记录，便于后续分析。

系统建模的仿真实验报告系统建模的仿真实验报告引言在现代科学与工程领域中，系统建模是一项重要的工作。

通过对系统进行建模，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理、优化系统性能以及预测系统的行为。

仿真实验是一种常用的方法，通过模拟系统的运行过程，可以得到系统的各种指标，从而评估系统的性能。

本报告将介绍一个系统建模的仿真实验，并分析实验结果。

一、实验目的本次实验的目的是建立一个模型，模拟一个电梯系统的运行过程，并通过仿真实验来评估该电梯系统的性能。

电梯系统是现代建筑中不可或缺的设施，其运行效率和服务质量直接关系到人们的出行体验。

通过建立模型和仿真实验，我们可以优化电梯系统的设计和运行策略，提高其性能。

二、建模过程1. 系统边界的确定首先，我们需要确定电梯系统的边界。

电梯系统通常包括电梯本身、楼层按钮、电梯控制器等组成部分。

在建模过程中，我们将关注电梯的运行过程和楼层按钮的使用情况。

2. 系统的状态和状态转换接下来，我们需要确定电梯系统的状态和状态转换。

电梯系统的状态可以包括电梯的位置、运行方向、开关门状态等。

状态转换可以根据电梯的运行规则和楼层按钮的使用情况确定。

3. 系统参数的确定在建模过程中，我们还需要确定系统的参数。

电梯系统的参数可以包括电梯的运行速度、电梯的载重量、楼层按钮的响应时间等。

这些参数将直接影响到电梯系统的性能。

三、仿真实验设计基于建立的电梯系统模型，我们设计了一系列的仿真实验，以评估电梯系统的性能。

以下是几个典型的实验设计：1. 不同高峰期的电梯系统性能比较我们选择了不同高峰期的时间段，并模拟了电梯系统在这些时间段内的运行情况。

通过比较不同时间段内电梯的等待时间、运行效率等指标，我们可以评估电梯系统在不同高峰期的性能差异。

2. 不同楼层按钮响应时间的影响我们模拟了不同楼层按钮响应时间的情况，并评估了电梯系统的性能。

通过比较不同响应时间下电梯的等待时间和运行效率，我们可以确定最佳的楼层按钮响应时间。

第12章连续系统仿真——液体灌装线仿真设计一、实验目的：1、了解液体灌装系统设计。

2、了解Tank、Fluid、Processor及Pipe元素的用法。

3、学会分析连续生产工艺设备利用率。

二、实验原理及内容液体灌装系统是用于化工、医药、食品充填设备。

液体灌装线是一个自动定量连续生产的工程，其功能就是将大量的散装液体物料自动分成预定重量的小份载荷形式的定量容器包装。

下面介绍某饮料生产线按订单进行灌装生产过程的仿真。

平均每小时下达一批100听的工作单，接到工作单后调度系统往车间发送100听空易拉罐，冲洗组以每批10听2min的速度冲洗到达的空易扯罐，检验组以2听/min的速度对冲洗后的空易拉罐进行检验，罐装组以10听/min（235ml/听）的速度往空易拉罐中罐装饮料，封箱组用3min时间将24听饮料封装为一箱。

罐装前的饮料要在一个100L的杀菌器中经过45min杀菌处理，然后经过管道输送到200L的储藏容器中等待罐装，提取组根据该容器的饮料容量提取散装饮料，当储藏容器中的饮料小于70L时，提取组以一批/min（约10L/批）的速度提取散装饮料，当杀菌器中的饮料多于80L的时候不再提取，杀菌器开始进行杀菌。

三、实验步骤1、元素定义（Define）2、元素可视化（Display）的设置3、各个元素细节(Dedail)设计四、实验结果模型仿真中取系统默认的1的时间单位为lmin，运行60×24 = 1 440仿真时间单位，如图所示。

模型运行界面通过使用系统提供的Report工具。

得到Machine的统计报表，如图所示：通过改变投产顺序，采用不同的的投产顺序后设Machine的统计报表如下：10分钟10易拉罐，运行1440仿真时间单位10分钟20易拉罐，运行1440仿真时间单位10分钟30易拉罐，运行1440仿真时间单位分析及结论：通过以上数据比较可得，10 min 20易拉罐是合适的投产顺序。