自动控制原理matlabsimulink自控实验作业范云飞.docx
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自动控制原理matlabsimulink自控实验作业范云飞
实验概述：
【实验目的及要求】
立、
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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。
输入信号为阶跃信号:
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输入信号为单位斜坡信号:
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80
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Timeoffset:
[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kp=10,ki=3,kd=2。
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求PID部分用subsystem实现，参数kp、ki、kd通过subsystem参数输入来实现。
图2
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[4]图4所示为弹簧一质量一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K二5;并且质量块的初始位移与初始速度均为0。
说明：
外力F（t）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4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yt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yt，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。
得到阶跃、速度、加速度、正弦四种信号作用下的示波器显示结果输出。
拉氏变换后:
1fk
s2Y（s）—F（s）—sY（s）—Y（s）mmm
Y（s）11
F（s）ms2fsk5s20.5s5
输入信号为阶跃信号：
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输入信号为加速度信
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【小结】
初步学会了如何用simulink进行系统响应的仿真，遇到不会的地方通过查书和上网搜索基本明白，对课本上学到的东西理解更加深刻。
正确的建立模型很重要。
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。
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