1、华中科技大学matlabsimulink实验实验报告实验项目名称 Simulink熟悉及其应用 所属课程名称 系统仿真与matlab 实 验 日 期 班 级 自动化1203 学 号 U201214514 姓 名 董鸣远 成 绩 实验概述：【实验目的及要求】本部分的目的在于学习matlab中有关simulink的正确使用及其应用，包括：simulink的基本使用、模型的建立、模型的复制剪切粘贴、命名等、线的基本使用、子系统的建立、属性的设置、参数的设置与应用、simulink仿真运行参数的设置等。通过该实验，要求能够做到不查参考书，能熟练编写基本的simulink应用。【实验环境】（使用的软件）
2、微机Windows XP Matlab 7.0实验内容：1 建立如图1所示系统结构的Simulink模型，并用示波器(Scope)观测其单位阶跃和斜坡响应曲线。 图 1解：模型为：输入为单位阶跃：单位阶跃响应曲线为：输入为斜坡模型：斜坡响应曲线：2 建立如图2所示PID控制系统的Simulink模型，对系统进行单位阶跃响应仿真，用plot函数绘制出响应曲线。其中10，3，2。要求PID部分用subsystem实现，参数、通过subsystem参数输入来实现。 图 2解：Simulink模型为：PID控制器子系统内部模型：参数选择：响应曲线： Fixed Step=0.01 Solver: od
3、e5使用plot函数绘制单位阶跃响应曲线：3 建立如图3所示控制系统的Simulink模型，并用示波器(Scope)观测其单位阶跃响应曲线。 图3解：Simulink模型为：单位阶跃响应为：Variable Step,Solver: ode454 建立如图4所示非线性控制系统的Simulink模型并仿真，用示波器观测c()值，并画出其响应曲线。 图 4解：Simulink模型为：C(t)响应曲线： 5图5所示为简化的飞行控制系统、试建立此动态系统的simulink模型并进行简单的仿真分析。其中，系统输入input为单位阶跃曲线，。图5具体要求如下：(1)采用自顶向下的设计思路。(2)对虚线框中
4、的控制器采用子系统技术。(3)用同一示波器显示输入信号input与输出信号output。(4)输出数据output到MATLAB工作空间，并绘制图形。解：Simulink模型为：子系统为：示波器观察input信号（黄色）和output信号（紫色）：在命令窗口输入指令plot(tout,simout),得到以下波形：6 图6所示为弹簧质量阻尼器机械位移系统。请建立此动态系统的Simulink仿真模型，然后分析系统在外力F(t)作用下的系统响应(即质量块的位移y(t)。其中质量块质量m=5kg，阻尼器的阻尼系数f=0.5，弹簧的弹性系数K5；并且质量块的初始位移与初始速度均为0。说明：外力F(t)
5、由用户自己定义，目的是使用户对系统在不同作用下的性能有更多的了解。图6弹簧质量阻尼器机械位移系统示意图提示：(1)首先根据牛顿运动定律建立系统的动态方程，如下式所示： (2)由于质量块的位移未知，故在建立系统模型时使用积分模块Integrator对位移的微分进行积分以获得位移，且积分器初估值均为0。为建立系统模型将系统动态方程转化为如下的形式： 然后以此式为核心建立系统模型。解：将已知数据代入微分方程得：Simulink模型为：四种作用下的输出分别为【小结】由于实验前对simulink的应用较少，我在刚上机时对matlab的这项功能还比较生疏。由于界面是全英文的关系，在寻找控件时也要花一定的功
6、夫。simulink工具箱实际上是非常简单易用的，在完成了前两个试验后我便逐步掌握了simulink工具箱的使用方法。需要注意的是，在实验三的仿真中，若选择不同的步长以及求解方法对仿真结果影响很大。本人在实验三中选择了固定步长下的ode5求解法，产生的响应曲线如图所示。然而，利用变步长法求得的响应曲线并不相同，而固定步长的部分求解法甚至在仿真时会因溢出而出错。我对此并不能做出很好的解释，让我感到十分困惑。Simulink的仿真功能可以很好地和自控原理中的知识联系起来，我们可以利用这项工具更好地学习其他课程，掌握simulink这一个工具是有着极大现实意义的。希望在以后的学习中我能更好地了解matlab的各种特性让其为我所用。指导教师评语及成绩：评语：成绩： 指导教师签名： 批阅日期：说明：1、 将每一道题的程序、建立的模型放置在该题目下方；2、 小结部分为对本次实验的心得体会、思考和建议。
