matlab simulink仿真环境

目录1 绪论 (1)1.1 题目背景、研究意义 (1)1.2 国内外相关研究情况 (1)2 自动控制概述 (3)2.1 自动控制概念 (3)2.2 自动控制系统的分类 (4)2.3 对控制系统的性能要求 (5)2.4 典型环节 (6)3 MATLAB仿真软件的应用 (10)3.1 MATLAB的基本介绍 (10)3.2 MATLAB的仿真 (10)3.3 控制系统的动态仿真 (11)4 自动控制系统仿真 (14)4.1 直线一级倒立摆系统的建模及仿真 (14)4.1.1 系统组成 (14)4.1.2 模型的建立 (14)4.1.3 PID控制器的设计 (20)4.1.4 PID控制器MATLAB仿真 (22)4.2 三容水箱的建模及仿真 (24)4.2.1 建立三容水箱的数学模型 (24)4.2.2 系统校正 (25)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1 题目背景、研究意义MATLAB语言是当今国际控制界最为流行的控制系统计算机辅助设计语言，它的出现为控制系统的计算机辅助分析和设计带来了全新的手段。

其中图形交互式的模型输入计算机仿真环境SIMULINK，为MATLAB应用的进一步推广起到了积极的推动作用。

现在，MATLAB语言已经风靡全世界，成为控制系统CAD领域最普及、也是最受欢迎的软件环境。

随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。

不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，成为现代社会生活中不可缺少的一部分。

随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探知未来，认识和改造自然，建设高度文明和发达社会的活动中，自动控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。

作为一个工程技术人员，了解和掌握自动控制的有关知识是十分必要的。

自动控制技术的应用不仅使生产过程实现了自动化，极大地提高了劳动生产率，而且减轻了人的劳动强度。

基于matlab的机械结构仿真程序基于Matlab的机械结构仿真程序是一种用于模拟和分析机械系统动态行为的工具。

通过使用Matlab编程语言和Simulink仿真环境，我们可以构建出具有各种结构和运动特性的机械系统，并对其进行仿真和优化。

以下是一个基于Matlab的机械结构仿真程序的探讨：1. 简介在介绍这个仿真程序之前，我们首先明确一下机械结构仿真的定义和意义。

机械结构仿真是指通过建立数学模型和运用仿真技术，对机械系统进行虚拟化，以便通过模拟和分析机械系统的行为，获得系统的性能指标和设计优化。

2. Matlab的仿真环境Matlab是一种强大的科学计算软件，具有丰富的工具箱和编程语言。

Simulink是Matlab的一个附属工具，用于建立、模拟和分析动态系统。

Simulink提供了一个直观的图形化界面，使得机械结构仿真程序的搭建更加便捷。

3. 机械结构建模在进行机械结构仿真前，我们需要首先建立机械系统的数学模型。

这包括建立机械结构的几何模型、物理模型和动力学模型。

通过使用Matlab的数学工具箱，可以方便地表示机械结构的运动学和动力学方程，从而实现仿真程序的搭建。

4. 动力学仿真一旦机械结构的数学模型建立完毕，我们可以使用Matlab的仿真工具对机械系统的动态行为进行仿真。

仿真可以模拟机械结构在不同工况下的运动和响应，例如负载变化、初始条件变化等。

通过对仿真数据的分析，我们可以获得机械系统的性能指标，如速度、加速度、力矩等。

5. 仿真结果分析仿真结果的分析是机械结构仿真程序中非常重要的一环。

通过使用Matlab的数据处理和可视化工具，我们可以对仿真结果进行综合分析。

通过绘制机械系统的运动轨迹图、动力学响应曲线和频谱图，我们可以更直观地理解系统的行为特性，并进一步对机械结构进行优化。

6. 优化设计基于仿真结果的分析，我们可以对机械结构的设计进行优化。

通过改变机械结构的几何参数、材料选择和工艺参数等，可以改善系统的性能和可靠性。

simulink仿真简单实例
一、模拟环境
1、MATLAB/Simulink 设计环境：
在MATLAB中开发Simulink模型，仿真模拟系统，开发系统塑造都可以在这个环境下进行。

2、LabVIEW 设计环境：
LabVIEW允许你以基于可视化技术的开发环境（VI）来创建测试，模拟，监控系统，以及自动化系统的可视化界面。

二、仿真实例
1、基于MATLAB/Simulink的仿真实例：
（1）传统的PID控制器
这是一个利用PID控制器控制速度的例子。

首先，建立一个简单的Simulink模型，包括PID控制器、电机和反馈器件。

之后，你可以调整PID参数，以提高系统的控制能力。

（2）智能控制
这是一个基于智能控制算法的实例。

通过使用神经网络，试图根据输入自动调整PID参数，使系统具有更强的控制能力。

2、基于LabVIEW的仿真实例：
（1）叉车仿真
这是一个使用LabVIEW来模拟电动叉车运行过程的实例。

你可以模拟叉车的启动过程，叉车行驶过程，并开发出任意的叉车控制算法。

（2）汽车仿真
这是一个使用LabVIEW进行汽车模拟的实例。

你可以模拟汽车的动力性能，并开发出任意类型的汽车控制算法，如路径规划算法，自动驾驶算法等。

第八第八章章 SIMULINK SIMULINK 交互式仿真集成环境交互式仿真集成环境8.1 引导SIMULINK 是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。

它可以处理的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。

在SIMULINK 提供的图形用户界面GUI 上，只要进行鼠标的简单拖拉操作就可构造出复杂的仿真模型。

它外表以方块图形式呈现，且采用分层结构。

从建模角度讲，这既适于自上而下（Top-down ）的设计流程（概念、功能、系统、子系统、直至器件），又适于自下而上（Bottum-up ） 逆程设计。

从分析研究角度讲，这种SIMULINK 模型不仅能让用户知道具体环节的动态细节，而且能让用户清晰地了解各器件、各子系统、各系统间的信息交换，掌握各部分之间的交互影响。

在SIMULINK 环境中，用户将摆脱理论演绎时需做理想化假设的无奈，观察到现实世界中摩擦、风阻、齿隙、饱和、死区等非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响。

在SIMULINK 环境中，用户可以在仿真进程中改变感兴趣的参数，实时地观察系统行为的变化。

由于SIMULINK 环境使用户摆脱了深奥数学推演的压力和烦琐编程的困扰，因此用户在此环境中会产生浓厚的探索兴趣，引发活跃的思维，感悟出新的真谛。

在MATLAB6.x 版中，可直接在SIMULINK 环境中运作的工具包很多，已覆盖通信、控制、信号处理、DSP 、电力系统等诸多领域，所涉内容专业性极强。

本书无意论述涉及工具包的专业内容，而只是集中阐述：SIMULINK 的基本使用技法和相关的数值考虑。

节8.1虽是专为SIMULINK 初学者写的，但即便是熟悉SIMULINK 以前版本的读者也值得快速浏览这部分内容，因为新版的界面、菜单、工具条、模块库都有较大的变化。

第8.2节比较详细地阐述建模的基本操作：通用模块的具体化设置、信号线勾画、标识、模型窗参数设置。