Simulink仿真绘图大全

二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真一、仿真原理图1二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床示意图图2 二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床刃磨原理图重要假设条件：1、二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床是通过两组并联杆（2，a和3，b）保证动平台4只在空间中做水平运动，而没有翻转运动。

每一组并联杆是由空间相互平行的4根杆件组成，由于组内各杆件受力相同，所以将其简化成平面机构如图2。

构件a，b是保证动平台4只做水平运动的辅助平行杆，所以可以假设将机构中杆件a，b省略，而动平台4只做水平移动，没有翻转运动，也就是4相对于地面的夹角θ4恒等于0。

2、直线电机的次子有两个（1和5）但是在加工过程中并不是两者同时运动，所以假设5与导轨固联。

3、假设机床在工作过程中动平台4只受到树直向上的恒力作用，且作用在其中心位置。

基于以上假设机床平面结构示意图如图3。

图3二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床简化机构平面结构示意图二、建立仿真方程C2=cos(θ2) S2=sin(θ2) C3=cos(θ3) S3=sin(θ3)一）力方程（分别对各个杆件进行受力分析）对动平台4：受力分析如图4F24x+F43x=m4*Ac4x （1）F24y+F43y=m4*Ac4y （2）F24y*rc4-F43y*rc4=0 （3）图4动平台4的受力分析对并联杆2：受力分析如图5F12x+F24x=-m2*Ac2x （4）F12y+F24y=-m2*Ac2y （5）F12x*rc2*S2+F12y*rc2*C2-F24x*rc2*S2-F24y*rc2*C2=I2*α2 （6）图5并联杆2的受力分析对直线电机滑块1：受力分析如图6Fm+F12x=m1*r1_dot_dot （7）Fy=F12y （8）图6直线电机滑块1的受力分析对并联杆3：受力分析如图7图7并联杆3的受力分析二）闭环矢量运动方程（矢量图如图8）图8 闭环矢量图矢量方程为：R1+R2=R3+R4将上述矢量方程分解为x和y方向，并分别对方程两边对时间t求两次导数得：r1_dot_dot+r2*α2*S2+r2*w2^2*C2=r3*α3*S3+r3*w3^2*C3 （12）r2*α2*C2-r2*w2^2*S2=r3*α3*C3-r3*w3^2*S3 （13）三）质心加速度的矢量方程F13x+F43x=-m3*Ac3x （9）F13y+F43y=-m3*Ac3y （10）F43x*r3*C3+F43y*r3*S3= I3*α3 （11）图9质心加速度的矢量示意图矢量关系：Ac3=Rc3_dot_dotAc4=R3_dot_dot+ Rc4_dot_dotAc2=R3_dot_dot+ R4_dot_dot+ Rc2_dot_dot (_dot_dot 表示对时间求两次导数)将上述三个矢量方程分别分解为x 和y 方向，则它们等效为以下六个方程；Ac3x=-rc3*w3^2*C3-rc3*α3*S3 (14) Ac3y=-rc3*w3^2*S3+rc3*α3*C3 (15) Ac4x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3 (16) Ac4y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3 (17) Ac2x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3-rc2*w2^2*C2-rc2*α2*S2 (18) Ac2y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3-rc2*w2^2*S2+rc2*α2*C2 (19) 力未知量为：F12x,F12y,F24x,F24y,F43x,F43y,F13x,F13y,Fy,Fm 引入的加速度有：α2，α3，r1_dot_dot ，Ac3x ，Ac3y ，Ac4x ，Ac4y ，Ac2x ，Ac2y三、系统方程的组装将所有19个方程组装成矩阵形式1010000000000200000010100000000002002222222200000020000000000101000000000000400001010000000000004000101000000000000010000000010010000000100000010000000000000010100000000m m rc S rc C rc S rc C I m m m ⋅⋅-⋅-⋅-----300000000101000000003000000333300003000000000000000002233100000000000000002233000000000000000002233010000000000000002233001000000000000000330001000000000000m m r C r S I r S r S r C r C rc S r S rc C r C rc S ⋅⋅-⋅-⋅⋅-⋅⋅⋅⋅⋅-⋅003300001000000000000033000001000000000000330001rc C r S r C ⎛⎫⎪ ⎪⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪⋅-⎪⋅ ⎪⎪ ⎪⋅-⎝⎭120120240240434301301300020333^2322^2222^2233^2322^222233441F x F y F x F y F x p F y F x F y Fy Fm r w C r w C r w S r w S rc w C Ac x Ac y Ac x Ac y Ac x Ac y r αα••⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⨯= ⎪ ⎪ ⎪⋅⋅-⋅⋅ ⎪ ⎪⋅⋅-⋅⋅ ⎪-⋅⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭33^2322^2233^2333^2333^2333^2333^23r w S rc w S r w S rc w C rc w S r w C r w S ⎛⎫ ⎪⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⋅⋅ ⎪⋅⋅+⋅⋅ ⎪ ⎪-⋅⋅ ⎪ ⎪⋅⋅ ⎪-⋅⋅ ⎪⎪ ⎪⋅⋅⎝⎭ 四、初始条件的设定假设图3位置就是初始位置。

一频分复用和超外差接收机仿真目的1熟悉Simulink模型仿真设计方法2掌握频分复用技术在实际通信系统中的应用3理解超外差收音机的接收原理内容设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。

要求采用超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。

原理超外差接收技术广泛用于无线通信系统中，基本的超外差收音机的原理框图如图所示：图1-1超外差收音机基本原理框图从图中可以看出，超外差接收机的工作过程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现分别叙述如下：混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可根据调整控制电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中频频率，这样，接受信号与本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的频率成分就是中频频率。

其频谱搬移过程如下图所示：图1-2 超外差接收机混频器输入输出频谱中频放大：从混频模块输出的信号中包含了高频和中频两个频率成分，这样一来只要采用中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，得到中频放大信号。

解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。

步骤1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示：图1-2 信源子系统模型图2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引起的传输衰减，分别以Gain1和Gain2模块分别对传输信号进行衰减，衰减参数分别为0.1和0.2。

最后在信道中加入均值为0，方差为0.01的随机白噪声，送入接收机。

3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行控制，设置Slider Gain模块，使输入参数在500至1605可调，从而实现本振的频率可控。

一频分复用和超外差接收机仿真目的1熟悉Simulink模型仿真设计方法2掌握频分复用技术在实际通信系统中的使用3理解超外差收音机的接收原理内容设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。

要求采用超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。

原理超外差接收技术广泛用于无线通信系统中，基本的超外差收音机的原理框图如图所示：图1-1超外差收音机基本原理框图从图中可以看出，超外差接收机的工作过程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现分别叙述如下：混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可根据调整控制电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中频频率，这样，接受信号和本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的频率成分就是中频频率。

其频谱搬移过程如下图所示：图1-2 超外差接收机混频器输入输出频谱中频放大：从混频模块输出的信号中包含了高频和中频两个频率成分，这样一来只要采用中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，得到中频放大信号。

解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。

步骤1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示：图1-2 信源子系统模型图2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引起的传输衰减，分别以Gain1和Gain2模块分别对传输信号进行衰减，衰减参数分别为0.1和0.2。

最后在信道中加入均值为0，方差为0.01的随机白噪声，送入接收机。

3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行控制，设置Slider Gain模块，使输入参数在500至1605可调，从而实现本振的频率可控。

自控原理MATLAB实验学校：*********作者：李新华Transfer Fcn20.2s+1StepScope 5Scope 4Scope 3Scope 2Scope 1ScopeIntegrator 21s Integrator 11s Integrator1s Gain 80.5Gain 71Gain 65Gain 52Gain 40.01Gain 310Gain 22Gain 110Gain 2Derivative 1du /dt Derivativedu /dt Add 2Add 1Add图一 典型环节的阶跃响应simulink 仿真图图二比例环节图三积分环节图四比例积分环节图五比例微分环节图六比例微积分环节图七惯性环节wn=10;kosi=[0,0.25,0.5,0.7,1,2]; %阻尼比分别为0,0.25,0.5,0.7,1,2 num=wn^2; figure(1) hold onfor i=1:6; %求阻尼比分别为0,0.25,0.5,0.7,1,2时的单位阶跃响应 den=[1,2*kosi(i)*wn,wn^2]; t=[0:0.01:4]; step(num,den,t) end hold offtitle('step response') %标题为step response00.51 1.52 2.53 3.540.20.40.60.811.21.41.61.82step responseTi m e (sec)A m p l i t u d eξ=0ξ=0.25ξ=0.5ξ=0.7ξ=1ξ=2图八 ωn 一定ξ变化时系统单位阶跃响应曲线wn=[2,4,6,8,10,12]; %以2为最小值，12为最大值，步长为2 kosi=0.707; figure(1) hold on for i=1:6num=wn(i)^2; %分别求wn 为2,4,6,8,10,12时的单位阶跃响应 den=[1,2*kosi*wn(i),wn(i)^2]; t=[0:0.01:4]; step(num,den,t) end hold offtitle('step response') %标题为step response00.51 1.52 2.53 3.540.20.40.60.811.21.4step responseTi m e (sec)A m p l i t u d eωn=2ωn=4ωn=6ωn=8ωn=10ωn=12图九 ξ一定ωn 变化时系统单位阶跃响应曲线num=[10];den=[0.02 0.3 1 0];[nc,dc]=cloop(num,den,-1); sys=tf(nc,dc); step(sys)Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0246810120.20.40.60.811.21.41.61.8System: sysPeak amplitude: 1.7Overshoot (%): 69.9At time (sec): 0.607System: sysRise Time (sec): 0.205System: sysSettling Time (sec): 7.51System: sys Final Value: 1图一 原系统的单位阶跃响应曲线程序二：G=tf([10],[0.02 0.3 1 0]); %建立开环系统模型 figure(1) %绘制伯德图 bode(G);Bode DiagramFrequency (rad/sec)-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )System : GGain M argin (dB): 3.52At frequency (rad/sec): 7.07Closed Loop Stable? Yes10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )System : GP hase M argin (deg): 11.4Delay M argin (sec): 0.0349At frequency (rad/sec): 5.72Closed Loop Stable? Yes图二 原系统的Bode 图G=tf([10],[0.02 0.3 1 0]); %建立开环系统模型 figure(1)nyquist(G); %绘制奈奎斯特图Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s-3-2.5-2-1.5-1-0.50-40-30-20-1010203040System: GP hase Margin (deg): 11.4Delay Margin (sec): 0.0349At frequency (rad/sec): 5.72Closed Loop Stable? YesSystem: GGain Margin (dB): 3.52At frequency (rad/sec): 7.07Closed Loop Stable? YesSystem: GP eak gain (dB): 280Frequency (rad/sec): 1e-013图三 原系统的Nyquist 曲线程序四： num=[10];den=[0.02 0.3 1 0]; sys=tf(nc,dc); rltool(sys)-30-25-20-15-10-50510-20-15-10-55101520Root Locus Editor (C)Real AxisI m a g A x i s图四 原系统的根轨迹程序五：clearnum=[10];den=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.2,1]));phm=45+5;phmd=-180+phm;w=logspace(-1,2,800)'[mag,phase]=bode(num,den,w);mag1=20*log10(mag)for i=find((phase<=-128)&(phase>=-132))disp([i mag1(i) phase(i) w(i)])endii=input('enter index for desired abd...')t=100/(w(ii)*(sqrt(1+0.01*w(ii)^2))*(sqrt(1+0.04*w(ii)^2)))/w(ii) beta=(w(ii)*(sqrt(1+0.01*w(ii)^2))*(sqrt(1+0.04*w(ii)^2)))/10%运行结果：365.0000 11.5857 -128.0499 2.3265366.0000 11.4933 -128.3496 2.3467367.0000 11.4006 -128.6513 2.3671368.0000 11.3076 -128.9548 2.3877369.0000 11.2144 -129.2603 2.4084370.0000 11.1209 -129.5677 2.4293371.0000 11.0272 -129.8770 2.4504372.0000 10.9332 -130.1882 2.4717373.0000 10.8389 -130.5013 2.4931374.0000 10.7443 -130.8164 2.5148375.0000 10.6494 -131.1333 2.5366376.0000 10.5543 -131.4522 2.5586377.0000 10.4588 -131.7730 2.5809enter index for desired abd (373)ii =373t =13.9700beta=0.2871程序六：G1=tf([0.2871*13.97 1],[13.97,1]); %建立开环系统模型，绘制校正装置的bode 图 figure(1)bode(G1);-12-10-8-6-4-2M a g n i t u d e (d B )10-310-210-1100101-40-30-20-100P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图五 校正装置的Bode 图程序七：G1=tf([0.2871*13.97 1],[13.97,1]);num2=[10];den2=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.2,1]));G2=tf(num2,den2);G=G1*G2;figure(2) %绘制校正后的bode 图margin(G); %并确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10-310-210-1100101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 13.9 dB (at 6.88 rad/sec) , Pm = 45.3 deg (at 2.5 rad/sec)Frequency (rad/sec)图六 校正后系统的Bode 图程序八：num3=conv([10],[0.2871*13.97 1]);den3=conv(conv([13.97,1],[1,0]),conv([0.1,1],[0.2,1]));[nc,dc]=cloop(num3,den3,-1);sys=tf(nc,dc);figure(3)step(sys);01234567891000.20.40.60.811.21.4Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e图七 校正后系统的单位阶跃响应曲线。

Simulink仿真波形的导出及绘图
Simulink仿真波形的导出及绘图
⼀波形导出
1、先设这样⼀个模块⽤来得到仿真中时间轴的数据
2、设计scope图形中的参数
如图所⽰，其中general中的参数不⽤变，date history的设置如图。

需要将所有的scope都要设置，要设置不同的变量名称⽤以区分。

3.再运⾏simulink，所得到的图形的数据就保存到Matlab的workspace中。

下图就是⼀个电流波形的数据，点击红线标出的图标就可以得到电流波形
4、图形处理
1）点击红线标出的图标，就可以得到图形处理的功能框。

如下图
2）右侧部分⽤来选择图形中需要显⽰的波形，在⼤图中分别选择每个波形进⾏设置。

下图中X轴的参数需要设置为（t：，1）其他的不⽤改。

下图⽤来选择图形的形状，线性的粗细、颜⾊和标记等。

以上两步设置完以后⼀定要刷新⼀下数据。

3）点击图中的空⽩部分就可以对整个图形进⾏设置。

下图中，可设置整个图形的名称，背景和坐标线的颜⾊，画⽹络线等。

下图⽤来设置X、Y、Z坐标轴的名称和选择长度等。

5、保存
图形处理完之后，点击edit中的copy figure，将图形拷⼊visio中作进⼀步的处理。

S i m u l i n k利用S c o p e 输出及绘制仿真波形技巧Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998Simulink利用Scope输出及绘制仿真波形技巧在用Simulink做仿真时，我们经常会用到示波器Scope来观察波形，它可以对波形进行局部放大、按横、纵座标放大，非常方便，但是如果我们要保存波形时，就最好别直接拷贝Scope波形了，因为它的背景是黑的，而且不能进行线形修改和标注，不适合作为文档用图。

一般的做法是将数据输出到工作空间，然后用画图指令Plot画图。

输出到工作空间的方法一般有这么几种：1．添加To Workspace模块；2．添加out模块；3．直接用Scope输出。

本人比较懒，一般不再添加其他输出模块，直接选用方法3。

当然不是说放一个Scope就能数出数据的，需要对Scope进行设置。

设置界面如下：这里最好把Limit data points to last勾掉，因为很有可能你的数据会超过5000个。

勾选Save data to Workspace，变量类型可以选结构体，结构体带时间，以及向量（后面我们会分别介绍这几种变量类型的画图方法）。

运行Simulink，输出完数据，你就可以利用Matlab的画图工具随心所欲的画图了。

下面以一个例子分别介绍三种变量类型的画图方法。

1．输出类型为向量形式。

从图上看到，输出了两维时间序列，而实际输出到工作空间的变量ScopeData为三维序列，其中第一列为时间，这正好为我们画图提供了方便。

我们可以采用画图命令如下：figure;plot(ScopeData(:,1),ScopeData(:,2),'LineWidth',;hold on;plot(ScopeData(:,1),ScopeData(:,3),'r:','LineWidth',;legend('正弦波','锯齿波');hold off;当然你还可以采用其他绘图方式，如采用Subplot方式。