第六章精品simulink仿真

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1、第六章第六章 动态仿真集成环境动态仿真集成环境Simulink6.1 Simulink 简介简介1 Simulink的启动的启动2 Simulink库浏览窗口的功能菜单库浏览窗口的功能菜单3 仿真模块库仿真模块库6.2 模型的构造模型的构造1 模型编辑窗口模型编辑窗口2 对象的选定对象的选定3 模块的操作模块的操作4 模块的标量扩展模块的标量扩展5 模块间的连接线模块间的连接线6 模块的保存模块的保存7 模块名字的处理模块名字的处理8 模块内部参数的修改模块内部参数的修改相加器示波器单位阶跃信号10s +4.47s2传递函数试绘制单位阶跃响应的实验结构图。sssG47. 410)(2例：已知单

2、位负反馈二阶系统的开环传递函数为6.3 连续系统的数字仿真连续系统的数字仿真1 利用利用Simulink菜单命令进行仿真菜单命令进行仿真2 利用利用MATLAB的指令操作方式进行仿真的指令操作方式进行仿真3 模块参数的动态交换模块参数的动态交换6.6 创建子系统创建子系统1 通过菜单法建立子系统通过菜单法建立子系统2 通过模块法建立子系统通过模块法建立子系统6.7 封装模板编辑器封装模板编辑器1 初始化页面初始化页面2 图标页面图标页面3 描述页面描述页面4 功能按钮功能按钮第七章第七章 控制系统的计算机辅助分析控制系统的计算机辅助分析7.1 系统的特性函数系统的特性函数1 矩阵函数矩阵函数1

3、、矩阵行列式、矩阵行列式MATLAB中求矩阵行列式函数的调用格式为中求矩阵行列式函数的调用格式为 det(A)2、矩阵求逆、矩阵求逆MATLAB中求矩阵的逆函数的调用格式为中求矩阵的逆函数的调用格式为 inv(A)3、矩阵的迹、矩阵的迹MATLAB中求矩阵的迹函数的调用格式为中求矩阵的迹函数的调用格式为 trace(A)3、矩阵的秩、矩阵的秩MATLAB中求矩阵的秩函数的调用格式为中求矩阵的秩函数的调用格式为 k= rank(A)4、矩阵的特征值与特征向量、矩阵的特征值与特征向量MATLAB中求矩阵的特征值与特征向量函数中求矩阵的特征值与特征向量函数的调用格式：的调用格式：V，D=eig (A

4、)5、矩阵的特征多项式、特征方程和特征根、矩阵的特征多项式、特征方程和特征根MATLAB中求矩阵的特征多项式函数的调用格式为中求矩阵的特征多项式函数的调用格式为 P=poly (A)MATLAB中求矩阵的特征多项式的特征根函数的调中求矩阵的特征多项式的特征根函数的调用格式为用格式为 V=roots (P)2 求系统的阻尼系数和固有频率求系统的阻尼系数和固有频率wn,zeta=damp(A)wn,zeta,P=ddamp(A)wn,zeta,P=ddamp(A,Ts)3 求控制系统的增益和传递零点求控制系统的增益和传递零点求系统增益的求系统增益的MATLAB函数：函数： K=dcgain(num

5、,den) K=dcgain(A,B,C,D)7.2 控制系统的稳定性分析控制系统的稳定性分析1 利用极点判断系统的稳定性利用极点判断系统的稳定性判断一个线性系统稳定性的一种最直接的方法是求出判断一个线性系统稳定性的一种最直接的方法是求出闭环系统的所有的极点，如果系统的所有极点均具有闭环系统的所有的极点，如果系统的所有极点均具有负实部，则系统是稳定的。负实部，则系统是稳定的。2 实例实例已知闭环系统的传递函数为：已知闭环系统的传递函数为： 1225324232345234ssssssssssG判定系统的稳定性，并给出不稳定极点。判定系统的稳定性，并给出不稳定极点。num=3 2 1 4 2;d

6、en=3 5 1 2 2 1;z,p=tf2zp(num,den);ii=find(real(p)0);n1=length(ii);if(n10) disp(The Unstable Poles are:); disp(p(ii);else disp(System is Stable);endpzmap(num,den);title(Zero-Pole Map)7.3 控制系统的时域分析控制系统的时域分析1 任意信号函数任意信号函数u,t=gensig(type,Ta)u,t=gensig(type,Ta,Tf,T)2 连续系统的单位阶跃响应连续系统的单位阶跃响应y,x,t=step(num,

7、den,t)y,x,t=step(A,B,C,D,iu,t) 例：假设系统的开环传递函数为例：假设系统的开环传递函数为 sssssG4036820234试求该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线试求该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线和最大超调量。和最大超调量。解：仿真程序为：解：仿真程序为：num0=20;den0=1 8 36 40 0;numc,denc=cloop(num0,den0);t=0:0.1:10;y,x,t=step(numc,denc,t); 最大超调量最大超调量M=2.5546%plot(t,y)M=(max(y)-1)/1)*100;disp(最大超调量最大超调量M= nu

8、m2str(M) %)运行结果为：运行结果为：例：对于典型二阶系统例：对于典型二阶系统 2222nnnsssG试绘制出无阻尼自然振荡试绘制出无阻尼自然振荡 n=6，阻尼比，阻尼比 分别为分别为0.2,0.4,1.0,2.0时系统的单位阶跃响应曲线。时系统的单位阶跃响应曲线。解：仿真程序为：解：仿真程序为：wn=6;zeta=0.2:0.2:1.0,2.0;figure(1);hold onfor I=zeta num=wn.2;den=1,2*I*wn,wn.2; step(num,den);endtitle(Step Response);hold off3 离散系统的单位阶跃响应离散系统的单

9、位阶跃响应y,x,t=dstep(num,den,n)y,x,t=dstep(A,B,C,D,iu,n)4 单位脉冲响应单位脉冲响应5 系统的零输入响应系统的零输入响应y,x,t=initial(A,B,C,D,x0)y,x,t=dinitial(A,B,C,D,x0,t)连续系统连续系统y,x,t=dinitial(A,B,C,D,x0)y,x,t= dinitial(A,B,C,D,x0,n)离散系统离散系统6 任意输入函数的响应任意输入函数的响应y,x=lsim(num,den,u,t)y,x= lsim(A,B,C,D,iu,u,t)7.4 根轨迹法根轨迹法1 绘制系统的零极点图绘制系

10、统的零极点图p,z=pzmap(A,B,C,D)p,z=pzmap(p,z)p,z=pzmap(num,den)2 绘制系统的根轨迹绘制系统的根轨迹r,k=rlocus(num,den)r,k=rlocus(num,den,K)r,k=rlocus(A,B,C,D)r,k=rlocus(A,B,C,D,K)K,poles=rlocfind(num,den)K,poles=rlocfind(A,B,C,D)例：已知某负反馈系统的开环传递函数为：例：已知某负反馈系统的开环传递函数为：)65)(9 . 08 . 1(045. 005. 0)(22ssssssG试绘制系统的根轨迹。试绘制系统的根轨迹。

11、解：仿真程序为：解：仿真程序为：num=0.05 0.045;den=conv(1 -1.8 0.9,1 5 6);rlocus(num,den),K,poles=rlocfind(num,den);3 绘制阻尼系数和自然频率的栅格线绘制阻尼系数和自然频率的栅格线sgrid(new)rlocus(num,den)或：或：pzmap(num,den) sgrid( , n) sgrid( , n,new) 例：如上例如果要求加栅格线，只要加一条指令例：如上例如果要求加栅格线，只要加一条指令sgrid即可即可.7.5 控制系统的频域分析控制系统的频域分析1 产生频率向量产生频率向量 =logspa