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matlab-SIMULINK仿真实例资料

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二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真

一、仿真原理一、实训题目：全自动洗衣机控制系统

实训目的及要求：

1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力

2、掌握PLC梯形图的基本设计方法

3、培养分析和解决实际工程问题的能力

4、培养程序设计及调试的能力

5、熟悉传输带控制系统的原理及要求

实训设备:：

1、OMRON PLC及模拟实验装置 1台

2、安装CX-P编程软件的PC机 1台

3、PC机PLC通讯的RS232电缆线 1根

实训内容：

1、分析工艺过程，明确控制要求

（1）按下启动按扭及水位选择开关，相应的显示灯亮，开始进水直到高（中、低）水位，关水。

（2）2秒后开始洗涤。

（3）洗涤时，正转30秒停2秒；然后反转30秒停2秒。

（4）循环5次，总共320秒，然后开始排水。排水后脱水30秒。

电机排水罩开始停止进水高水位低水位中水位排水

图1 全自动洗衣机控制

2、统计I/O点数并选择PLC型号

输入：系统启动按钮一个，系统停止按钮一个，高、中、低水位控制开关三个，高、中、低液位传感器三个，以及排水液位传感器一个。 输出：进出水显示灯一盏，高、中、低水位显示灯各一盏，电机正、反转显示灯各一盏，排水、脱水显示灯灯各一盏。

PLC的型号：输入一共有9个，考虑到留有15％～20％的余量即9×（1＋15％）＝10.35，取整数10，所以共需10个输入点。输出共有8个，8×（1＋15％）＝9.2，取整数9，所以共需9个输出点。可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A型PLC就能满足此例的要求。

3、I/O分配

表1 全自动洗衣机控制I/O分配表

输入 输出

地址 名称 地址 名称

00000 启动系统按钮 01000 排水显示灯

00001 高水位选择按钮 01001 脱水显示灯

00002 中水位选择按钮 01002 进、出水显示灯

00003 低水位选择按钮 01003 高水位显示灯

00004 排水液位传感器 01004 中水位显示灯

00005 停止系统按钮 01005 低水位显示灯

00006 高水位液位传感器 01006 电机正转显示灯

00007 中水位液位传感器 01007 电机反转显示灯

00008 低水位液位传感器

4、PLC控制程序设计及分析

实现功能：当按下按钮00000,中间继电器20000得电并自锁,按下停止按钮00005，中间继电器20000掉电。中间继电器20000为系统总启动。

实现功能：当按下按钮00001,中间继电器20001得电并自锁；当中间继电器20002、20003、20004、20007任意一个为ON，或按下停止按钮00005，或01000、01001为ON时，中间继电器20001掉电。

实现功能：当按下按钮00002,中间继电器20002得电并自锁；当中间继电器20001、20003、20005、20007任意一个为ON，或按下停止按钮00005，或01000、01001为ON时，中间继电器20002掉电。

实现功能：当按下按钮00003,中间继电器20003得电并自锁；当中间继电器20001、20002、20006、20007任意一个为ON，或按下停止按钮00005，或01000、01001为ON时，中间继电器20003掉电。

实现功能：当按下按钮00006且01002为ON时,中间继电器20004得电并自锁；当中间继电器20002、20003、20005、20006任意一个为ON，或按下停止按钮00005，或计数器CNT005为ON时，中间继电器20004掉电。

实现功能：当按下按钮00007且01002为ON时,中间继电器20005得电并自锁；当中间继电器20001、20003、20004、20006任意一个为ON，或按下停止按钮00005，或计数器CNT005为ON时，中间继电器20005掉电。

实现功能：当按下按钮00008且01002为ON时,中间继电器20006得电并自锁；当中间继电器20001、20002、20004、20005任意一个为ON，或按下停止按钮00005，或计数器CNT005为ON时，中间继电器20004掉电。

实现功能：当中间继电器20004、20005、20006中任意一个为ON时，定时器TIM000开始定时，2秒后定时时间到，TIM000为ON；当中间继电器20004、20005、20006都为OFF时，定时器TIM000掉电。

实现功能：当定时器TIM000为ON且中间继电器20008和定时器TIM004为OFF时，中间继电器20007为ON，同时定时器TIM001、TIM002、TIM003、TIM004开始定时，30秒后定时器TIM001定时时间到（即TIM001为ON），再过2秒定时器TIM002定时时间到（即TIM002为ON），当TIM002为ON后再过30秒定时器TIM003定时时间到（即TIM003为ON），之后再过2秒定时器TIM004定时时间到（即TIM004为ON）；定时器TIM004为ON时，中间继电器20007、定时器TIM001、TIM002、TIM003、TIM004同时掉电，之后进行下一次循环。当定时器TIM000为OFF或中间继电器20008为ON时，中间继电器20007、定时器TIM001、TIM002、TIM003、TIM004同时掉电。

实现功能：当系统一上电，特殊继电器25315在第一个周期内导通为ON，计数器CNT005自动复位为OFF，当前值恢复为#5，当定时器TIM004为ON时，计数器CNT005计数一次，当计数满设定值时，其输出为ON且保持，当灯01001为ON或停止按钮00005为ON时，计数器CNT005自动复位为OFF。

实现功能：当按下按钮00004且灯01000为ON时,中间继电器20008得电并自锁且定时器TIM006开始定时，定时30秒后，定时器TIM006为ON；TIM006常闭触点为OFF,中间继电器20008和定时器TIM006掉电。

实现功能：当中间继电器20001为ON且中间继电器20004为OFF，或中间继电器20002为ON且中间继电器20005为OFF，或中间继电器20003为ON且中间继电器20006为OFF，这三种情况中的任意一种实现时，灯01002为ON；其他状态时，灯01002为OFF。

实现功能：当中间继电器20001为ON时，灯01003为ON；当中间继电器20001为OFF时，灯01003为OFF。

实现功能：当中间继电器20002为ON时，灯01004为ON；当中间继电器20002为OFF时，灯01004为OFF。

实现功能：当中间继电器20003为ON时，灯01005为ON；当中间继电器20003为OFF时，灯01005为OFF。

实现功能：当中间继电器20007为ON且定时器TIM001为OFF时，灯01006为ON；当中间继电器20007为OFF或定时器TIM001为ON时，灯01006为OFF。

实现功能：当定时器TIM002为ON且定时器TIM003为OFF时，灯01007为ON；当定时器TIM002为OFF或定时器TIM003为ON时，灯01007为OFF。

实现功能：当计数器CNT005为ON且中间继电器20008和灯01001为OFF时，灯01000为ON；当计数器CNT005为OFF或中间继电器20008为ON或灯01001为ON时，灯01000为OFF。

实现功能：当中间继电器20008为ON时，灯01001为ON；当中间继电器20008为OFF时，灯01001为OFF。

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4

F24x+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5

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6

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） F12x+F24x=-m2*Ac2x （4）

F12y+F24y=-m2*Ac2y （5）

F12x*rc2*S2+F12y*rc2*C2

-F24x*rc2*S2-F24y*rc2*C2=I2*α2 （6）

Fm+F12x=m1*r1_dot_dot （7）

Fy=F12y （8）

F13x+F43x=-m3*Ac3x （9）

F13y+F43y=-m3*Ac3y （10）

F43x*r3*C3+F43y*r3*S3= I3*α3 （11）

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Matlab论文-MatlabSimulink的仿真应用

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一、基于Matlab 的信号与系统仿真实验

《信号与系统》是电气信息类专业的重要专业基础课，其理论性较强,概念抽象而难以理

解，公式推导复杂、计算繁琐，系统分析时的时域图和频谱图都较难绘制。该课程传统教学一直采用黑板式的单一教学方式，大量的数学计算使课堂教学枯燥沉闷，学生依靠做大量习

题来巩固和理解教学内容，对课程中众多的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分

析，严重影响和制约了教学效果，直接造成理论教学课时不够，实践教学环节薄弱，学生学习负担加重的不良后果针对《信号与系统》课程内容的特点，利用MATLAB的信号处理工

具箱和图形处理及数据可视化，将结论直接用图形来演示，具有让学生直观地认识抽象的概念、定理、结论，深入理解重要概念的作用。

 1.1 MATLAB简介 美国 MathWorks 公司于 1984 年推出一款面向工程和科学运算的 MATLAB （MatrixLaboratory--矩阵实验室)高性能软件，被广泛应用于数值分析、自动控制、信号

处理、信息通信、工程建筑金融分析及图像处理等众多领域，是目前国际上公认的最具影响力的科技应用软件，深受工程技术人员及科研工作者的欢迎。目前，国内外很多高等院校已

将 MATLAB列为本科生、研究生必须掌握的基础工具软件之一。它的主要特点包括:

（1）高效的数值计算及符号计算功能，使用户摆脱了繁杂的数学运算分析； （2）完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；

（3） 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，易于学习和掌握，编程效率极高； （4） 开放性好，能与多种平台工具软件兼容；

（5）功能丰富的应用工具箱，具有广泛解决各学科专业领域内复杂问题的能力。

 1.2 MATLAB仿真实验应用

MATLAB强大的符号运算功能与图形处理功能，为实现信号的可视化及系统分析提供

了强有力的工具。工具箱函数可以分析连续信号、连续系统、离散信号、离散系统等，并可对信号进行时域和频域的各种计算、分解和变换，如相加、相乘、移位、反折、傅立叶变、

MATLAB仿真

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P=[1 0.01 1 0;0 0.085 1 0.17;1 0.01 1 0;0 0.051 1 0.015; 1 0.0067 70 0;1 0.015 0.21 0;0 1 150 0;1

0.01 0.1 0;1 0.01 0.0044 0];

WIJ=[1 0 1;2 1 1;2 9 -1;3 2 1;4 3 1;4 8 -1;5 4 1;6 5 1;6 7 -0.212;7 6 1;8 6 1;9 7 1];

n=9;

Y0=1;

Yt0=[0 0 0 0 0 0 0 0 0];

h=0.001;

T=0;

T0=0;

Tf=5;

Nout=7;

A=P(:,1);

B=P(:,2);

C=P(:,3);

D=P(:,4);

m=length(WIJ(:,1));

W0=zeros(n,1);

W=zeros(n,n);

for k=1:m

if (WIJ(k,2)==0);W0(WIJ(k,1))=WIJ(k,3);

else W(WIJ(k,1),WIJ(k,2))=WIJ(k,3);

end;

end;

for i=1:n

if(A(i)==0);

FI(i)=1;

FIM(i)=h*C(i)/B(i);

FIJ(i)=h*h*C(i)/B(i)/2;

FIC(i)=1;FID(i)=0;

if(D(i)~=0);

FID(i)=D(i)/B(i);

else

end;

else

FI(i)=exp(-h*A(i)/B(i));

FIM(i)=(1-FI(i))*C(i)/A(i);

Matlab Simulink 仿真步骤

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MATLAB基础与应用简明教程

张明等编著

北京航空航天大学出版社(2001.01)

MATLAB软件环境是美国New Mexico大学的Cleve Moler博士首创的，全名为MATrix

LABoratory（矩阵实验室）。它建立在20世纪七八十年代流行的LINPACK（线性代数计算）和ESPACK（特征值计算）软件包的基础上。LINPACK和ESPACK软件包是从Fortran语言开始编写的，后来改写为C语言，改造过程中较为复杂，使用不便。MATLAB是随着Windows环境的发展而迅速发展起来的。它充分利用了Windows环境下的交互性、多任务功能语言，使得矩阵计算、数值运算变得极为简单。MATLAB语言是一种更为抽象的高级计算机语言，既有与C语言等同的一面，又更为接近人的抽象思维，便于学习和编程。同时，它具有很好的开放性，用户可以根据自己的需求，利用MATLAB提供的基本工具，灵活地编制和开发自己的程序，开创新的应用。

本书重点介绍了MATLAB的矩阵运算、符号运算、图形功能、控制系统分析与设计、SimuLink仿真等方面的内容。

Chap1 MATLAB入门与基本运算

本章介绍MATLAB的基本概念，包括工作空间；目录、路径和文件的管理方式；帮助和例题演示功能等。重点介绍矩阵、数组和函数的运算规则、命令形式，并列举了可能得到的结果。由于MATLAB的符号工具箱是一个重要分支，其强大的运算功能在科技领域有特殊的帮助作用。

1.1 MATLAB环境与文件管理

1.2 工作空间与变量管理

1.2.1 建立数据

x1=[0.2 1.11 3]; y1=[1 2 3;4 5 6]建立一维数组x1和二维矩阵y1。分号“；”表示不显示定义的数据。

MATLAB还提供了一些简洁方式，能有规律地产生数组：

xx=1:10 %xx从1到10，间隔为1

MATLAB,Simulink与Modelsim联合仿真步骤及实例

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目录

1：什么是linkformodelsim

2：linkformodelsim的安装与设置

3：使用linkformodelsim仿真的实例什么是linkformodelsim

Linkformodelsim是一个联合仿真的接口，它将MathWorks工具整合到EDA工作环境

中，使其应用于FPGA和ASIC的开发。这个接口在HDL仿真器ModelSimSE/PE于

MathWorks的产品Matlab和SimuLink间提供了一个双向连接，以指导硬件的设计验证

和联合仿真。这种整合可以分别充分发挥Matlab/SimuLink和ModelSim各自的优势。

1．联合仿真环境

LinkforModelSim是一个客户/服务器的车是平台和联合仿真应用，ModelSim在这个仿

真环境中所起的作用取决于ModelSim与Matlab还是SimuLink连接，本说明只讲

ModelSim与Matlab的连接。

a.ModelSim与Matlab连接

当与Matlab相连接时，ModelSim作为客户端，如下图所示：

在这个模式中，Matlab服务器等到ModelSim客户端发出的服务请求，当接收到一个请

求时，Matlab建立一个通信连接，而且调用一个指定的Matlab函数，这个函数封装了

用于计算数据以验证或者使当前在ModelSim中仿真的HDL模型的可视化。

下图显示了在一个测试平台环境中Matlab函数如何与ModelSim进行通信

Matlab服务器可以用于多个HDL实体之间的联合仿真，但是你必须为多个HDL实体

指定一个通信方式使他们可以相互通信，下图显示了两个ModelSim客户端如何连接到

服务器的TCP/IP的4449端口：回到目录2．通信模式

在ModelSim和Matlab之间的通信模式有共享内存和网络两种，当你的ModelSim和

MatLab运行与同一个系统的时候，可以指定为共享内存方式和网络方式，但共享内存

方式更加合适，其也是默认的方式。