典型环节的MATLAB仿真实验

班级

姓名

学号

XXXXXX电子与信息工程学院实验报告册

课程名称： 自动控制原理 实验地点：

实验时间 同组实验人：

实验题目： 典型环节的MATLAB仿真

一、实验目的：

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。

2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。

3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。

二、实验原理及SIMULINK图形：

1．比例环节的传递函数为 221211()2100,200ZRGsRKRKZR

其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。

2．惯性环节的传递函数为

2211211212()100,200,110.21RZRGsRKRKCufZRCs

其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-4所示。

3．积分环节(I)的传递函数为

ufCKRssCRZZsG1,1001.011)(111112

其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。

图1-5 积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形 图1-4 惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形 4．微分环节(D)的传递函数为

ufCKRssCRZZsG10,100)(111112 ufCC01.012

其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-6所示。

5．比例+微分环节（PD）的传递函数为

)11.0()1()(111212ssCRRRZZsGufCCufCKRR01.010,10012121

其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-7所示。

6．比例+积分环节（PI）的传递函数为

)11(1)(11212sRsCRZZsG ufCKRR10,100121

典型环节的MATLAB仿真实验

实验报告

实验名称

典型环节的MATLAB仿真

一、 实验目的

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。

2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的

理解。

3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。

二、 实验内容

按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。

① 比例环节1)(1sG和2)(1sG；

② 惯性环节11)(1ssG和15.01)(2ssG

③ 积分环节ssG1)(1

④ 微分环节ssG)(1

⑤ 比例+微分环节（PD）2)(1ssG和1)(2ssG

⑥ 比例+积分环节（PI）ssG11)(1和ssG211)(2

三、 实验结果及分析

① 比例环节1)(1sG

2)(1sG

② 惯性环节11)(1ssG

15.01)(1ssG

③ 积分环节ssG1)(1

④ 微分环节ssG)(1

⑤ 比例+微分环节（PD）1)(2ssG

2)(1ssG

⑥ 比例+积分环节（PI）ssG11)(1

ssG211)(2

①比例环节：增益成比例加倍，曲线响应最值成比例增加。

②惯性环节：惯性环节s因子系数越小，系统越快速趋于稳定。

③积分环节: 积分环节先趋于稳定，后开始开始不稳定。

④微分环节：微分环节开始稳定中间突变而后又趋于稳定。

四、 实验心得与体会

通过这次实验，基本熟悉了MATLAB的使用方法及如何来仿真，熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响，并且知道了使用MATLAB的重要性。

课程名称 自动控制原理与实验 成绩

实验项目 典型环节的MATLAB仿真 指导教师 王丽

学生姓名 孟宪娇 学号 201000802062 班级专业 电子信息工程

实验地点 综合楼226 实验日期 2012年9月20日

典型环节的MATLAB仿真

一、 实验目的：

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。

2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。

3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。

二、实验内容

按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。

①比例环节 G1(S)=-1和G2(S)=-2

②惯性环节 G1(S)=-「1/(S+1)」和G2(S)=-「1/(0.5S+1)」

③积分环节 G1(S)=-(1/S)和G2(S)=-(1/（0.5S）

④微分环节 G1(S)=－0.5S和G2(S)=-S

⑤比例微分环节 G1(S)=-(2+S)和G2(S)=-(1+2S)

⑥比例积分环节（PI）G1（S）=-(1+1/S)和G2（S）=-「2（1+1/2S）」

二、 实验步骤及结果

启动MATLAB 6.0，进入Simulink后新建文档，分别在各文档绘制各典型环节的结构框图。双击各传递函数模块，在出现的对话框内设置相应的参数。然后点击工具栏的按钮或simulation菜单下的start命令进行仿真，双击示波器模块观察仿真结果。

在仿真时设置各阶跃输入信号的幅度为1，开始时间为0（微分环节起始设为0.5，以便于观察）传递函数的参数设置为框图中的数值，自己可以修改为其他数值再仿真观察其响应结果。

摘 要

以球杆系统作为主体，系统中的小球作为被控对象，设计一个模糊控制器，控制小球在装置导轨上的运行状态，分析小球在导轨上的运行状态，以此来反映模糊控制器的控制性能。设计首先对球杆系统组成结构及其基本原理进行分析之后，建立一个相对简化后的球杆系统模型；运用相关的模糊控制原理，建立球杆系统模糊控制规则，再对球杆系统进行模糊控制器设计。并在MATLAB仿真环境下建立控制器的仿真模型，对球杆系统进行仿真，测试模糊控制器的控制性能。

针对球杆系统自身存在的不稳定特性，在进行仿真时加入闭环反馈控制环节，这样不但可以提高系统的稳定性，还可以提高控制的精度，相较于其他一般控制，它更具有独特优势，更符合人类思维。

球杆系统作为如今研究控制理论的经典案例，与模糊控制融合之后，能更好地表现模糊控制在自动控制方面的优良特性。

关键词：球杆系统；模糊控制；MATLAB建模

ABSTRACT

In the ball and beam system as the main body, the ball as a controlled

object,design a fuzzy controller , to control the ball in the guide rail device running

status. Analysis the ball movement on the guide rail, in order to reflect the fuzzy

controller performance. First，the design analysis the composition structure and the

basic principle of the ball and beam system , then establish a relatively simplified of