simulink范例优秀word范文 22页.docx
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simulink范例优秀word范文22页
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simulink范例
篇一：
matlab-SIMULINK仿真实例
二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真
一、仿真原理
图1二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床示意图
图2二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床刃磨原理图
重要假设条件：
1、二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床是通过两组并联杆（2，a和3，b）保证动平台4
只在空间中做水平运动，而没有翻转运动。
每一组并联杆是由空间相互平行的4根杆件组成，由于组内各杆件受力相同，所以将其简化成平面机构如图2。
构件a，b是保证动平台4只做水平运动的辅助平行杆，所以可以假设将机构中杆件a，b省略，而动平台4只做水平移动，没有翻转运动，也就是4相对于地面的夹角θ4恒等于0。
2、直线电机的次子有两个（1和5）但是在加工过程中并不是两者同时运动，所以假设5
与导轨固联。
3、假设机床在工作过程中动平台4只受到树直向上的恒力作用，且作用在其中心位置。
基于以上假设机床平面结构示意图如图3。
图3二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机床简化机构平面结构示意图
二、建立仿真方程
C2=cos（θ2）S2=sin（θ2）C3=cos（θ3）一）力方程（分别对各个杆件进行受力分析）对动平台4：
受力分析如图4
S3=sin（θ3）
对并联杆2：
受力分析如图5
图4动平台4的受力分析
图5并联杆2的受力分析对直线电机滑块1：
受力分析如图6
图6直线电机滑块1的受力分析
对并联杆3：
受力分析如图7
图7并联杆3的受力分析二）闭环矢量运动方程（矢量图如图8）
图8闭环矢量图
矢量方程为：
R1+R2=R3+R4
将上述矢量方程分解为x和y方向，并分别对方程两边对时间t求两次导数得：
r1_dot_dot+r2*α2*S2+r2*w2^2*C2=r3*α3*S3+r3*w3^2*C3（12）r2*α2*C2-r2*w2^2*S2=r3*α3*C3-r3*w3^2*S3（13）三）质心加速度的矢量方程
矢量关系：
Ac3=Rc3_dot_dot
Ac4=R3_dot_dot+Rc4_dot_dot
Ac2=R3_dot_dot+R4_dot_dot+Rc2_dot_dot（_dot_dot表示对时间求两次导数）
将上述三个矢量方程分别分解为x和y方向，则它们等效为以下六个方程；
Ac3x=-rc3*w3^2*C3-rc3*α3*S3（14）Ac3y=-rc3*w3^2*S3+rc3*α3*C3（15）Ac4x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3（16）Ac4y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3（17）Ac2x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3-rc2*w2^2*C2-rc2*α2*S2（18）Ac2y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3-rc2*w2^2*S2+rc2*α2*C2（19）力未知量为：
F12x,F12y,F24x,F24y,F43x,F43y,F13x,F13y,Fy,Fm引入的加速度有：
α2，α3，r1_dot_dot，Ac3x，Ac3y，Ac4x，Ac4y，Ac2x，Ac2y
三、系统方程的组装
将所有19个方程组装成矩阵形式
01000?
1
?
10100?
0
?
rc2?
S2rc2?
C2?
rc2?
S2?
rc2?
C200?
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0
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S2r2?
C2
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r3?
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S3rc3?
C3r3?
S3r3?
C3
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m1000010000000
m201X000000000100000
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四、初始条件的设定
假设图3位置就是初始位置。
由于θ2+θ3=180度（3.14弧度），所以积分器初始值设为θ2=1，θ3=2.14，r1=1.5，其它积分器初始值均设为0。
五、机构的仿真及其结果
根据上述矩阵方程建立的m文件和simulink文件见附录。
仿真结果：
1、并联杆2的运动参数曲线如图10
篇二：
六个实战示例--自动控制理论--Simulink仿真
自动控制理论仿真实验指导书
目录
实验一典型环节的MATLAB仿真...........................................................................................................2
一、实验目的.........................................................................................................................................2
二、SIMULINK的使用........................................................................................................................2
三、实验原理.........................................................................................................................................3
四、实验内容.........................................................................................................................................5
五、实验报告.........................................................................................................................................5
六、预习要求.........................................................................................................................................5
实验二线性系统时域响应分析.................................................................................................................6
一、实验目的.........................................................................................................................................6
二、基础知识及MATLAB函数...........................................................................................................6
三、实验内容.......................................................................................................................................12
四、实验报告.......................................................................................................................................13
五、预习要求.......................................................................................................................................13
实验三线性系统的根轨迹.........................................................................................................................14
一、实验目的.......................................................................................................................................14
二、基础知识及MATLAB函数.........................................................................................................14
三、实验内容.......................................................................................................................................19
四、实验报告.......................................................................................................................................19
五、预习要求.......................................................................................................................................19
实验四线性系统的频域分析.....................................................................................................................20
一、实验目的.......................................................................................................................................20
二、基础知识及MATLAB函数.........................................................................................................20
三、实验内容.......................................................................................................................................23
四、实验报告.......................................................................................................................................24
五、预习要求.......................................................................................................................................24
实验五线性系统串联校正.......................................................................................................................25
一、实验目的.......................................................................................................................................25
二、基础知识.......................................................................................................................................25
三、实验内容.......................................................................................................................................31
四、实验报告要求...............................................................................................................................32
五、预习要求.......................................................................................................................................32
实验六数字PＩＤ控制............................................................................................................................32
一、实验目的.......................................................................................................................................32
二、实验原理.......................................................................................................................................32
三、实验内容.......................................................................................................................................35
四、实验报告...............................................................................................................................................35
五、预习要求...............................................................................................................................................35
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。
图1-1SIMULINK仿真界面图1-2系统方框图
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。
其中方括号内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G（s）?
?
Z2R?
?
2?
?
2Z1R1R1?
100K,R2?
200K
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。
图1-3比例环节的模拟电路及SIMULINK图形
2．惯性环节的传递函数为
Z212?
?
?
?
Z1R2C1?
10.2s?
1R2G（s）?
?
R1?
100K,R2?
200K,C1?
1uf
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-4所示。
3．积分环节（I）的传递函数为
G（s）?
?
Z211?
?
?
?
Z1R1C1s0.1sR1?
100K,C1?
1uf
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。
图1-5积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形
图1-4惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形
4．微分环节（D）的传递函数为
G（s）?
?
Z2?
?
R1C1s?
?
sZ1R1?
100K,C1?
10ufC2?
?
C1?
0.01uf
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-6所示。
图1-6微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形
5．比例+微分环节（PD）的传递函数为
G（s）?
?
Z2R?
?
2（R1C1s?
1）?
?
（0.1s?
1）Z1R1
C2?
?
C1?
0.01ufR1?
R2?
100K,C1?
10uf
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-7所示。
6．比例+积分环节（PI）的传递函数为
ZG（s）?
?
2?
?
Z1
R2?
1s1?
?
（1?
）R1?
R2?
100K,C1?
10ufR1s图1-7比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-8所示。
图1-8比例+积分环节的模拟电路及SIMULINK图形
四、实验内容
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G1（s）?
1和1G1（s）?
2；1G1（s）?
G2（s）?
s10.5s?
1②惯性环节和G1（s）?
③积分环节
④微分环节G1（s）?
s
⑤比例+微分环节（PD）G1（s）?
s?
2G
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