实验十七 连续系统的Simulink仿真 实验报告

电子科技大学中山学院学生实验报告院别：电子信息学院课程名称：信号与系统实验一、实验目的1. 掌握连续系统的Simulink建模方法；2. 掌握连续系统时域响应、频域响应的Simulink仿真方法。

二、实验原理连续系统的Simulink仿真分析包括系统模型的创建和仿真分析两个过程。

利用Simulink模块库中的有关功能模块创建的系统模型，主要有s域模型（例17-1）、传输函数模型（例17-2）和状态空间模型（例17-3）等形式。

若将信号源子模块库（Sources）中某种波形的信号源（如正弦或阶跃信号源），加于系统模型的输入端，则在系统模型的输出端用示波器观察零状态响应的波形，如图17-1所示。

图17-1 系统时域响应Simulink仿真的模型以Sources子模块库中的“In1”、Sinks 子模块库中的“Out1”分别作为系统模型的输入端和输出端，如图17-2所示。

图17-2 系统响应Simulink仿真的综合模型建立图17-2形式的系统模型并保存之后，利用如下相应的命令，可得到系统的状态空间变量、频率响应曲线、单位阶跃响应和单位冲激响应的波形。

[A,B,C,D]=linmod(‘模型文件名’) %求状态空间矩阵，注意：‘模型文件名’不含扩展名bode(A,B,C,D)；%绘制系统的频率特性曲线bode(A,B,C,D, i u, ω0 : △ω : ω1)；%绘制系统在ω0 ~ ω1频率范围内、步长为△ω的频率特性曲线；i u为输入端口编号，一般取1impulse(A,B,C,D)%绘制系统冲激响应的波形impulse(A,B,C,D, i u, t0 : △t : t1) %绘制系统在t0 ~ t1时间范围内、步长为△t的冲激响应的波形step(A,B,C,D)%绘制系统阶跃响应的波形step(A,B,C,D, i u, t0 :△t : t1) %绘制系统在t0 ~ t1时间范围内、步长为△t的阶跃响应的波形以上命令，可以逐条在MATLAB命令窗口输入、执行，也可编写成M文件并运行，获得所需结果。

信号与系统课程设计报告书课题名称 simulink 仿真连续时间系统姓 名 刘琦学 号 20086348院、系、部 电气系专 业 电子信息工程指导教师 孙秀婷、康朝红2011年 1 月12日simulink 仿真连续时间系统一、设计目的※※※※※※※※※※※※※ ※※※※※※※※※※※2008级信号与系统课程设计巩固已经学过的知识，加深对知识的理解和应用，加强学科间的横向联系，学会应用MATLAB 对系统进行仿真。

掌握Simulink 的使用方法。

二、设计要求（1）掌握Simulink 的使用方法；（2）用Simulink 实现建模、仿真和动态系统分析。

了解建立子系统的方法；了解用MATLAB 函数和程序实现矩形脉冲生成单元，实现对此模型的仿真。

（3）仿真RC 低通网络，并分析仿真结果。

三、模型及电路设计RC 低通网络图：四、过程分析首先根据元件伏安特性建立该电路方程组 ()t y =()t x -R ()t i （1）()t i =C ()dtt dy （2） 并化简得：()dt t dy =RC 1()t x -RC1()t y （3） 将式（3）转换为以时间向前递推的计算递推式，并以微小仿真时间步进△代替无穷小量dt 进行近似数值计算。

首先，将d ()t y =()dt t y +- ()t y 代入（3）中，并整理得时间向前递推式 ：()dt t y += ()t y +RC 1()t x dt -RC1()t y dt （4） 将近似式△≈dt 代入（4）得到：()∆+t y = ()t y +RC 1()t x ∆ -RC1()t y ∆ （5） 当已知当前前时刻t 上的输入信号x(t)和状态y(t)，通过式（5）就可以计算一时刻∆+t 上新的系统状态来。

五、MATLAB 仿真（1）程序： +-)(1t v )(2t v RC 11'22'+-dt=1e-5R=1e3C=1e-6T=5*1e-3t=-T:dt:Ty(1)=0x=zeros(size(t))x=1*(t>=0)for k=1:length(t)time=-T+k*dtif time>=0y(k+1)=y(k)+1./(R*C)*(x(k)-y(k))*dtelsey(k+1)=y(k)endendsubplot(2,1,1)plot(t,x(1:length(t)))axis([-T T -1.1 1.1])xlabel('t')ylabel('input')subplot(2,1,2)plot(t,y(1:length(t)))axis([-T T -1.1 1.1])xlabel('t')ylabel('output')程序中，设电容值为C=1μF,电阻R=1KΩ.因此系统的时间常数为RC=1ms. 仿真步进应远远小于系统的时间常数，故设∆=105-s.设电路在零时刻以前是断开的，在零时刻以前电容上的初始电压值一直保持不变。

1、''()3'()2()'()3()y t y t y t f t f t ++=+ 在本实验中，由此系统函数可知，传递函数为：2332p p p +++ 并且可以用Simulink 建立其模型：其中阶跃函数的参数设置效果截图为图1。

图2为传递函数的参数设置。

图1 阶跃函数的参数设置 图2 传递函数的参数设置2、点击Simulink 的调试按钮，接着双击运行着的示波器就能看见结果。

在理论上，该系统的冲激响应可以由以下方法给出。

y ''''由系统微分方程(t)+3y (t)+2y(t)=f (t)+3f(t)得到相应输入输出算子方程为：2()321()()3212B p p h p A p p p p p +===-++++ 所以2h1()2()1t t e t p ε-→=+ 212()()2t h t e t p ε--→=-+即再将各冲激分量相加就得到给定系统的冲激响应：2()1()2()2()()t t h t h t h t e t e t εε--=+=- 根据作图可知 两者的计算结果是一样的。

如下图3、图4所示分别是两种方法得出的结果。

图3 simulink 得出得结果 图4 理论计算的值输入函数为3t ()()f t e t ε-=，同理知道传递函数2332p p p +++，再次建立系统模型见图5。

图5 系统结构图仿真结果如图6所示，可以看见输出信号。

图6 系统仿真结果在理论上，同样的，系统的传递函数函数不变，冲激响应h(t)也不变。

也就是说 2()1()2()2()()t t h t h t h t e t et εε--=+=- 而3()()t f t e t ε-= 所以233232()(2()())()()()()()()()t t t t t t t t t y t e t e t e t e e t e e t e e t εεεεεε---------=-*=---=- 经过用matlab 画出y(t)的图形如下图7.图7 理论上的计算仿真结果截图由上两图可以看出，两种方法计算仿真的结果基本上是相同的结果，也证明了仿真的结果是正确的！思考题：在simulink仿真中，计算机无法计算与输出冲激信号，如果要输入冲激信号，只能利用节约信号来微分，得到的函数就是冲激函数。

simulink仿真实验报告Simulink仿真实验报告一、引言Simulink是一种基于模型的设计和仿真工具，广泛应用于各领域的工程设计和研究中。

本次实验将利用Simulink进行系统仿真实验，通过搭建模型、参数调整、仿真运行等过程，验证系统设计的正确性和有效性。

二、实验目的本实验旨在帮助学生掌握Simulink的基本使用方法，了解系统仿真的过程和注意事项。

通过本实验，学生将能够：1. 熟悉Simulink的界面和基本操作；2. 理解和掌握模型构建的基本原理和方法；3. 学会调整系统参数、运行仿真和分析仿真结果。

三、实验内容本实验分为以下几个步骤：1. 绘制系统模型：根据实验要求，利用Simulink绘制出所需的系统模型，包括输入、输出、控制器、传感器等。

2. 参数设置：针对所绘制的系统模型，根据实验要求设置系统的参数，例如增益、阻尼系数等。

3. 仿真运行：通过Simulink的仿真功能，对所构建的系统模型进行仿真运行。

4. 仿真结果分析：根据仿真结果，分析系统的动态性能、稳态性能等指标，并与理论值进行对比。

四、实验结果与分析根据实验要求，我们绘制了一个负反馈控制系统的模型，并设置了相应的参数。

通过Simulink的仿真功能，我们进行了仿真运行，并获得了仿真结果。

仿真结果显示，系统经过调整参数后，得到了较好的控制效果。

输出信号的稳态误差较小，并且在过渡过程中没有发生明显的振荡或超调现象。

通过与理论值进行对比，我们验证了系统的稳态稳定性和动态响应性能较为理想。

五、实验总结通过本次实验，我们掌握了使用Simulink进行系统仿真的基本方法和技巧。

了解了系统模型构建的基本原理，并学会了参数调整和仿真结果分析的方法。

这对于我们今后的工程设计和研究具有重要的意义。

六、参考文献1. 《Simulink使用手册》，XXX出版社，20XX年。

2. XXX，XXX，XXX等.《系统仿真与建模实践教程》. 北京：XXX出版社，20XX年。