Matlab课程Simulink基础实例
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matlab simulink案例1. 电机传动系统模拟在这个案例中,我们将使用Simulink来模拟一个简单的电机传动系统。
我们将建立一个由电机、负载和控制器组成的系统,并使用Simulink来模拟系统的动态行为。
通过调整输入信号和控制器参数,我们可以观察系统的响应,并优化控制器的性能。
2. PID控制器设计在这个案例中,我们将使用Simulink来设计一个PID控制器,并将其应用于一个简单的控制系统。
我们将建立一个由传感器、控制器和执行器组成的系统,并使用Simulink来模拟系统的动态行为。
通过调整PID控制器的参数,我们可以观察系统的响应,并优化控制器的性能。
3. 机器人路径规划在这个案例中,我们将使用Simulink来进行机器人的路径规划。
我们将建立一个由传感器、路径规划器和执行器组成的系统,并使用Simulink来模拟机器人在不同环境中的路径规划行为。
通过调整路径规划器的算法和参数,我们可以优化机器人的路径规划性能。
4. 电力系统稳定性分析在这个案例中,我们将使用Simulink来进行电力系统的稳定性分析。
我们将建立一个由发电机、负载和传输线路组成的电力系统,并使用Simulink来模拟系统的动态行为。
通过调整系统的参数和控制策略,我们可以评估系统的稳定性,并优化系统的运行性能。
5. 汽车动力学模拟在这个案例中,我们将使用Simulink来进行汽车的动力学模拟。
我们将建立一个由车辆、发动机和传动系统组成的模型,并使用Simulink来模拟车辆在不同驾驶条件下的动力学行为。
通过调整车辆参数和控制策略,我们可以评估车辆的性能,并优化驾驶体验。
6. 无人机飞行控制在这个案例中,我们将使用Simulink来进行无人机的飞行控制。
我们将建立一个由无人机、传感器和控制器组成的系统,并使用Simulink来模拟无人机在不同飞行任务下的控制行为。
通过调整控制器的参数和飞行任务的要求,我们可以优化无人机的飞行性能。
第三讲MatlabSimulink ⼊门——离散系统仿真实例第三讲 Matlab/Simulink ⼊门——离散系统仿真实例1、离散系统基本概念1.1 离散系统 离散系统: 是指系统的输⼊和输出仅在离散的时间上取值,⽽且离散的时间具有相同的时间间隔,与连续的概念相反。
设系统输⼊变量为,其中为系统的采样时间,为采样时刻。
由于为⼀固定值,因此系统输⼊,常简记为。
设输出系统为,简记为。
于是,离散系统的数学表达为:1.2线性离散系统 线性离散系统: 是离散系统的⼀种特殊形式,需要同时满⾜(1)、(2)两个条件,即 (1)、齐次性: 对于离散系统,如果对任意的输⼊与给定的常数,下⾯的式⼦总成⽴:则称系统满⾜齐次性。
(2)、叠加性: 对于系统对于输出和,输出分别为 和,总有下⾯的式⼦成⽴:则称系统满⾜叠加性。
对于线性离散系统,其⼀般数学描述为:⽤差分⽅程描述为:状态⽅程:输出⽅程:1.3 Z 变换u (nT ),n =s 0,1,2...T s n T s u (nT )s u (n )y (nT )s y (n )y (n )=f (u (n ),u (n −1),...;y (n −1),y (n −2))T {αu (n )+1βu (n )}=2αT {u (n )}+1βT {u (n )}2y (n )=T {u (n )},n =0,1,2...u (n )αT {αu (n )}=αT {u (n )}u (n )1u (n )2y (n )1y (n )2T {u (n )+1u (n )}=2T {u (n )}+1T {u (n )}2y (n )=f (u (n ),u (n −1),...;y (n −1),y (n −2))x (n +1)=f (x (n ),u (n ),n )y (n )=g (x (n ),u (n ),n ) 变换: 对于⼀个离散信号,其变换为。
⼀般来说离散信号的起始时间往往⼤于零,这时它的变换为,可简记为。
实验二 Simulink 基 础
一·实验目的
1.熟练运用simulink 为函数建模
2.完成simulink 搭建模型的仿真过程
二.实验内容
【例1-2-1】对书上第35页图1-2-21所示系统,取fixed-step(固定步长)模式进行系统的单位阶跃响应过程仿真。
解:(1)步长类型选fixed-step,解法器算法odel(Euler),仿真步长取0.05;仿真曲线如图(a )所示。
由图(a )可见,其阶跃响应曲线是发散的。
因为系统本身是稳定的,不应该发散,所以此仿真曲线与实际不符。
原因是所取仿真步长偏大,致使仿真误差过大。
(2)步长类型选fixed-step,解法器算法odel(Euler),仿真步长取0.01;仿真曲线如图(b )所示。
由图(b )可见,仿真步长取下后的阶跃响应曲线就正确了。
图(a ) 图(b )
【例1-2-2】对系统4
4)(2++=s s s G ,试求单位阶跃仿真响应,用varible-step 模式。
解 首先在Simulink 下搭建系统的仿真模型,结构如图所示。
然后设置步长类型为varible-step ,解法器算法为ode45,仿真得到的响应曲线如图(a )所示。
由(a )可见,其响应曲线不够光滑,在最大峰值点处出现折线响应,这是仿真误差偏大的表现。
为此,应当减小solver 选项中relative tolerance (相对误差)的值,默认值为1e-3(即3
10-)修改为1e-6,运算所得的阶跃响应曲线如图(b )所示。
图(a ) 图(b )
课内练习
【1.2.1】已知一单位反馈系统的开环传递函数为)
4(16)(0+=s s s G ,试搭建Simulink 模型并进行该闭环系统的阶跃响应和斜坡响应实验。
解:分别选用信号源后,按照如下图所示构建模型,选择合适参数后,运行结果如下。
【1.2.2】已知系统的闭环传递函数为)2)(3(16
)(++=s s s G ,试分别用定步长和变步长的方
法求其单位阶跃响应,并讨论不同解法器的选用区别。
解:
选用定步长时,参数按下图设置,得到运行结果。
选用变步长时,参数按下图设置,得到运行结果。
课外实验
【1.2.1】用Simulink 仿真一个正弦信号和一个余弦信号相加,即计算)5cos()2sin(2)(t t t x +=。
在sources 库中找到sin wave ,并改变其参数使得符合题意,得此建模图,并设置如下图参数,得到运行结果。
【1.2.2】已知一个单位反馈系统的闭环传递函数为20116209)(232+++++=s s s s s s G ,试
搭建Simulink 模型并进行该系统的单位阶跃响应试验,找出最合适的仿真时间、仿真步长(定步长时)或Relative tolerance(相对误差)(变步长时)以及响应的解法器。
解:同上述步骤一样首先实现下图中的模型,然后在simulation 菜单下改为定步长,设置步长,直至合适的结果:
在定步长情况下,仿真时间为8秒,仿真步长为0.01(见图1)
在变步长的情况下,相对误差为le-3,解法器为ode45(见图2)
图(1)
图(2)。