东华大学自动控制原理实验一.docx
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东华大学自动控制原理实验一
各位同学请注意：
1．上机实验为1-8周，每次上机请按照第一次的座位坐。
2．请先自习上机容，实验容可参考指导书。
3．9号机房座位安排见后面的，请按机位号入座，要点名哦。
实验一典型环节的MATLAB仿真
一、实验目的
1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用
MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。
3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。
以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下:
1）进入线性系统模块库，构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“TransferFen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2）改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。
其中方括号的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。
3）建立其它传递函数模块。
按照上述方法，在不同的simulink的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。
例:
比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4）选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”，将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。
5）选择输出方式。
用鼠标点击simulink下的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。
6）选择反馈形式。
为了形成闭环反馈系统，需选择“Math”模块库右边窗口“Sum”图标，并用鼠标双击，将其设置为需要的反馈形式（改变正负号）。
7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。
8）运行并观察响应曲线。
用鼠标单击工具栏中的“”按钮，便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。
运行完之后用鼠标双击“Scope”元件，即可看到响应曲线。
三、实验原理
1．比例环节的传递函数为
图1-3所示左侧为其对应的模拟电路右侧即为SIMULINK的图形。
2．惯性环节的传递函数为
图1-4所示左侧为其对应的模拟电路、右侧为SIMULINK图形。
3．积分环节（I）的传递函数为
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。
4．微分环节（D）的传递函数为
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-6所示。
5．比例+微分环节（PD）的传递函数为
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-7所示。
图1-7比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形曲线
6．比例+积分环节（PI）的传递函数为
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-8所示。
7．PID环节
在SIMULINK环境下建立以上图例右侧的模型，通过仿真即可了解各类输入作用下的输出响应曲线。
四、实验容
1系统结构如下图，按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。
①比例环节
②惯性环节
③积分环节
④微分环节
⑤比例+微分环节（PD）
⑥比例+积分环节（PI）
2建立如下的系统结构，选取若干个PID的参数，说明比例积分微分对输出响应的影响。
（PID控制器在SimulinkExtras\AdditionalLinear\PIDcontroller）
以下二选一做
A．
B．
B．
五、实验报告
1．画出各典型环节的SIMULINK仿真模型。
2.记录各环节的单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响。
3.写出实验的心得与体会。
六、预习要求
1．熟悉各种控制器的原理和结构，画好将创建的SIMULINK图形。
2．预习MATLAB中SIMULINK的基本使用方法。
上机座位安排：
9号机房
机号
学生代码
学生
班级
901
130910228
付世界
电气1302
902
130910324
火兴运
电气1303
903
130940229
立
自动化1302
904
130940504
佳琪
自动化1305
905
140150227
马嘉杰
电气1403
906
140400529
余晨辉
电气1403
907
140400530
贾勇
电气1401
908
140800323
许玉轩
电气1401
909
140910101
钱琳
电气1401
910
140910102
雨馨
电气1401
911
140910103
蔚凯歌
电气1401
912
140910105
雅宁
电气1401
913
140910106
黄嘉莹
电气1401
914
140910110
施磊
电气1401
915
140910111
梁泓
电气1401
916
140910115
光润
电气1401
917
140910118
辉鹏
电气1401
918
140910119
德镇
电气1401
919
140910122
郝灵广
电气1401
920
140910125
鼎丁
电气1401
921
140910126
龚旭
电气1401
922
140910128
洪灏
电气1401
923
140910130
艺涵
电气1401
924
140910201
王梅
电气1402
925
140910215
天昱
电气1402
926
140910216
邱威铭
电气1402
927
140910217
马人月
电气1402
928
140910220
郭炳乾
电气1402
929
140910221
恩佑
电气1402
930
140910222
王鹏洲
电气1402
931
140910223
傅阳
电气1402
932
140910224
王振宇
电气1402
933
140910225
黄胜捷
电气1402
934
140910226
凡
电气1402
935
140910229
周扬
电气1402
936
140910301
朱金玲
电气1403
937
140910302
如意
电气1403
938
140910305
贺轶凡
电气1403
939
140910309
权钊龙
电气1403
940
140910311
栋祺
电气1403
941
140910314
航
电气1403
942
140910315
文瀚
电气1403
943
140910317
罗昆
电气1403
944
140910318
聂文清
电气1403
945
140910319
于任
电气1403
946
140910321
训华
电气1403
947
140910323
伟健
电气1403
948
140910324
徐嘉元
电气1403
949
140910326
许耘彬
电气1403
950
140910327
樊宁瑞
电气1403
951
140910328
汤文兵
电气1403
952
140940102
采薇
自动化1401
953
140940103
艺萌
自动化1401
954
140940110
江英
自动化1401
955
140940111
冬林
卓越自动化1401
956
140940118
周建亮
自动化1401
957
140940122
柯岩
自动化1401
958
140940126
剑男
自动化1401
959
140940131
卢徐豪
自动化1401
960
140940132
贺天朗
卓越自动化1401
961
140940135
胤贤
自动化1401
962
140940137
徐炫辉
自动化1401
963
140940204
叶秀峰
自动化1402
964
140940207
卢艺铭
自动化1402
965
140940208
苟璐
自动化1402
966
140940210
朱丹彤
自动化1402
967
140940212
浩
卓越自动化1401
968
140940213
钦戈乐
自动化1402
969
140940216
建鹏
自动化1402
970
140940218
罗雪剑
自动化1402
971
140940227
文
自动化1402
972
140940228
晓广
自动化1402
973
140940232
月锟
自动化1402
974
140940234
牛子聿
自动化1402
975
140940307
蒿华
自动化1403
976
140940312
章健
自动化1403
977
140940315
吴涛
自动化1403
978
140940317
杜圣
卓越自动化1401
979
140940321
邓玉龙
自动化1403
980
140940323
黄昕
卓越自动化1401
981
140940325
芳
自动化1403
982
140940327
振宇
自动化1403
983
140940328
飞
自动化1403
984
140940331
肖川杰
卓越自动化1401
985
140940333
聂发明
自动化1403
986
140940336
唐一雷
自动化1403
987
140940401
伍艾艾
自动化1404
988
140940405
何巧颖
自动化1404
989
140940413
许友慎
自动化1404
990
140940414
贇潇
自动化1404
991
140940415
钦宇
卓越自动化1401
992
140940416
罗杰
自动化1404
993
140940418
徐振
自动化1404
994
140940419
黄顺
卓越自动化1401
995
140940421
翼荣
卓越自动化1401
996
140940422
易昊朗
自动化1404
997
140940423
吴尧
卓越自动化1401
998
140940428
恒
自动化1404
999
140940429
倪嘉惠
自动化1404
9100
140940430
周宸
自动化1404
9101
140940432
文豪
自动化1404
9102
140940434
康凯
自动化1404
9103
140940436
吴宇航
卓越自动化1401
9104
140940437
辉品
卓越自动化1401
9105
140940438
王春灏
自动化1404
9106
141140214
利言
电气1402
9107
141140219
王文卓
电气1402
9108
141440108
竺怡娉
电气1402
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