控制系统计算机仿真 实验报告.docx

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控制系统计算机仿真实验报告

实验一

1、单位反馈控制系统

ode45法编程

Simulink仿真

2、微分方程模型

实验二

原模型仿真

2、将环节I的放大倍数改为5，不断加大仿真步长，观察计算稳定性的变化。

仿真时间为50，仿真步长为0.01，输出波形如下：

仿真时间为50，仿真步长为0.05，输出波形如下：

仿真时间为50，仿真步长为0.1，输出波形如下：

仿真时间为50，仿真步长为0.2，输出波形如下：

仿真时间为50，仿真步长为0.5，输出波形如下：

3、当仿真步长为0.05、0.1和0.2时，仿真时间长度为15秒，使用欧拉法、RK2法和RK4法进行仿真的仿真结果精度比较如下所示：

仿真步长

欧拉法

RK2法

RK4法

最大误差

平均误差

最大误差

平均误差

最大误差

平均误差

h=0.05

0.0263

0.0045

5.7777e-4

1.0387e-4

1.7180e-6

7.6113e-8

h=0.10

0.0552

0.0095

0.0024

4.2572e-4

3.4533e-5

1.4322e-6

h=0.20

0.1230

0.0216

0.0095

0.0017

8.7676e-4

3.1779e-5

实验三

1、区参数c=0

在Simulink模型中，选择RK4作为解函数，仿真时间为5秒，计算步长为0.01，仿真结果如下：

采用离散相似算法的M语言仿真结果如下：

2、死区参数c=0.1

在Simulink模型中，选择RK4作为解函数，仿真时间为5秒，计算步长为0.01，仿真结果如下：

采用离散相似算法的M语言仿真结果如下：

3、死区参数c=0.5

在Simulink模型中，选择RK4作为解函数，仿真时间为5秒，计算步长为0.01，仿真结果如下：

采用离散相似算法的M语言仿真结果如下：

4、死区参数c=1.0

在Simulink模型中，选择RK4作为解函数，仿真时间为5秒，计算步长为0.01，仿真结果如下：

采用离散相似算法的M语言仿真结果如下：

实验四

时间解析解蛙跳法RK4法

0.10000.04880.04880.0448

0.20000.09520.09520.0876

0.30000.13930.13930.1285

0.40000.18130.18130.1675

0.50000.22120.22120.2048

0.60000.25920.25920.2404

0.70000.29530.29530.2744

0.80000.32970.32970.3069

0.90000.36240.36240.3380

1.00000.39350.39350.3677

1.10000.42310.42310.3960

1.20000.45120.45120.4230

1.30000.47800.47800.4489

1.40000.50340.50340.4736

1.50000.52760.52760.4972

1.60000.55070.55070.5197

1.70000.57260.57260.5412

1.80000.59340.59340.5617

1.90000.61330.61330.5814

2.00000.63210.63210.6001

2.10000.65010.65010.6180

2.20000.66710.66710.6352

2.30000.68340.68340.6515

2.40000.69880.69880.6671

2.50000.71350.71350.6820

2.60000.72750.72750.6963

2.70000.74080.74080.7099

2.80000.75340.75340.7229

2.90000.76540.76540.7353

3.00000.77690.77690.7471

使用双线性变换法和RK4法的仿真结果比较曲线如下所示：

将时域矩阵法和RK4法的输出绘制成曲线，比较如下：

实验五

1、假设连续部分的仿真步长为0.1s，采用双重循环法对系统进行仿真计算，并将仿真结果和Simulink输出的结果进行比较如下：

假设连续部分的仿真步长为0.1s，采用双重循环法对系统进行仿真计算，并将仿真结果和Simulink输出的结果进行比较如下：