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1、 控制系統(tǒng)仿真與CAD實驗報告 自動化1103 張?zhí)熨n 201123910415 啟動Simulink軟件包Simulink仿真模型編譯器界面通過把模塊送入編譯器，可建立模型進行仿真例5-1 已知系統(tǒng)的輸入為一個幅值為1的正弦波信號，輸出為此正弦波信號與一個常數(shù)的乘積。要求建立系統(tǒng)模型，并以圖形方式輸出系統(tǒng)運算結(jié)果。 第一步：選擇模塊啟動Simulink并新建一個系統(tǒng)模型文件，打開Simulink公共模塊庫，在Sources中選擇Sine Wave模塊，用以產(chǎn)生一個正弦波信號；在Math中選擇Gain模塊，用以產(chǎn)生一個常數(shù)（即信號增益）；在Sinks中選擇Scope模塊，用以圖形方式顯示結(jié)果。
2、選擇相應的系統(tǒng)模塊后，將其拷貝（或拖動）到新建的系統(tǒng)模型中，如圖所示。第二步：添加連接線。在完成所需模塊選擇之后，按照系統(tǒng)信號流動方向，將各系統(tǒng)模塊連接起來。具體做法是將光標指向起始塊的輸出端口，此時光標變成“+”，單擊鼠標左鍵并拖動到目標模塊的輸入端口，在接近到一定程度時光標變成雙十字。這時松開鼠標鍵，連接完成。完成后在連接點處出現(xiàn)一個箭頭，表示系統(tǒng)中信號的流向第三步：輸入信號與輸出信號對比的實現(xiàn)在Simulink公共模塊庫的Signal Routing(信號流向模塊庫)中選擇Mux模塊，以實現(xiàn)將輸入信號和輸出信號同時輸入到一個示波器中第四步：仿真運行首先，進行系統(tǒng)模塊參數(shù)和仿真參數(shù)設置。逐
3、一雙擊系統(tǒng)中的模塊，打開其參數(shù)設置對話框，輸入合適的模塊參數(shù)，結(jié)果圖形如下 5.1.2 Simulink仿真參數(shù)的設定圖所示的仿真過程是在系統(tǒng)默認仿真參數(shù)條件下完成的，但是有時候系統(tǒng)默認仿真參數(shù)并不能得到理想的仿真結(jié)果，需要對系統(tǒng)仿真參數(shù)做調(diào)整1）設置仿真時間設置仿真時間非常重要，它決定了模型仿真的時間或取值區(qū)域，其設置完全根據(jù)待仿真系統(tǒng)的特性來確定，反映在輸出顯示上就是示波器的橫軸坐標值的取值范圍。“Start time”和“Stop time”項分別用以設置仿真開始時間（或取值區(qū)域下限）和終止時間（或取值區(qū)域上限），默認值分別為0.0和10.0s。2）選擇仿真算法 在Simulink的仿真
4、過程中選擇合適的算法是很重要的。仿真算法是求常微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程解的數(shù)值計算方法，主要有歐拉法（Eular）、阿達姆斯法（Adams）和龍格-庫塔法（Runge-Kutta）。由于動態(tài)系統(tǒng)的差異性，使得某種算法對某類問題比較有效，而另外算法對另一類問題更有效。因此，對不同的問題，可以選擇不同的適應算法和相應的參數(shù)，以得到更準確、快速的解2仿真診斷在仿真過程中若出現(xiàn)錯誤，Simulink將會終止仿真運行，并彈出一個標題為“Error Dialog”的帶有明顯出錯圖標的錯誤提示框。3示波器的屬性設置Scope（示波器）模塊是Simulink仿真中非常重要的一個模塊，既可以顯示仿真結(jié)果，而
5、且可以同時保存波形數(shù)據(jù)，是人機交互的重要手段。點擊“示波器參數(shù)”按鍵，彈出示波器參數(shù)設置界面，其中有兩個功能，分別是General（常規(guī)）功能和Data history（數(shù)據(jù)）功能5.1.3子系統(tǒng)的創(chuàng)建首先選擇能夠完成一定功能的一組模塊，然后選擇Simulink模型創(chuàng)建編輯器中Edit菜單下的Create Subsystem，即可建立子系統(tǒng)并將這些模塊封裝到此子系統(tǒng)中，Simulink自動生成子系統(tǒng)的輸入與輸出端口。用鼠標雙擊生成的子系統(tǒng)圖標就可打開生成的子系統(tǒng)。5.1.4子系統(tǒng)的封裝封裝子系統(tǒng)（Mask）指的是將已經(jīng)建立好的具有一定功能的子系統(tǒng)進行“包裝”，其目的在于生成用戶自定義的模塊，此
6、模塊與子系統(tǒng)的功能完全一致當選擇了需要封裝的子系統(tǒng)后，單擊鼠標右鍵選擇Mask subsystem，或使用Edit菜單項中的相應命令進行子系統(tǒng)封裝，出現(xiàn)如圖5-19所示的封裝編輯器，在此可以進行圖標編輯、參數(shù)設置、初始化及幫助文本等操作 5.1.5 Simulink與MATLAB的接口設計由MATLAB工作空間變量設置系統(tǒng)模塊參數(shù)用戶可以使用MATLAB工作空間中的變量設置系統(tǒng)模塊參數(shù)，這一點對于多個模塊的參數(shù)均依賴于同一個變量時非常有用。由MATLAB工作空間中的變量設置模塊參數(shù)有直接使用MATLAB工作空間中的變量設置模塊參數(shù)和使用變量的表達式設置模塊參數(shù)兩種形式 5.2控制系統(tǒng)仿真綜合實例習題某系統(tǒng)框圖如圖5-47所示，試用Simulink進行仿真，求取系統(tǒng)的單位階躍響應曲線，并與沒有飽和環(huán)節(jié)時系統(tǒng)的仿真結(jié)果進行對比。建立模型如圖所示總結(jié)：通過本次實驗，讓我學會了用simulink進行仿真，可以快速準確的作出圖像，相信在以后的解決實際問題時，會是個非常好的工具。
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