[自动控制原理]仿真实验报告

《自动控制原理》仿真实验报告

姓 名 王 颖 学 号 3131008028

2015年04月18 日

目 录

实验一 MATLAB软件的安装与认知 实验二 使用软件进行数值运算和绘图

实验三 采用SIMULINK仿真模块进行系统性能分析

实验一 MATLAB软件的认识

一、实验目的

MATLAB软件是具有数值分析、矩阵运算、复杂的信息处理和完美的图形显示等多种功能的软件包，它具有许多专门用途的工具箱，进一步扩展了MATLAB的应用领域，使其在自动控制系统的分析和设计方面获得广泛的应用。 1、熟悉启动和退出MATLAB软件的方法； 2、熟悉MATLAB软件的运行环境； 3、熟悉MATLAB软件的基本操作； 4、掌握建立矩阵的方法；

5、掌握熟悉MATLAB软件各种表达式的书写规则以及常用函数的使用； 6、能够进行基本的数组、矩阵运算。

二、实验内容

熟悉MATLAB软件的各个指令及常用函数，掌握数值的表示方法、运算符的使用规则及运算表达式的写法。

三、分析讨论题

1、MATLAB软件有哪些常用指令？有哪些常用函数？ 答：（1）MATLAB软件常用指令：

ans ：最近生成的无名结果 For：按规定次数重复执行语句 eps ：浮点数的相对误差 While：不确定次数重复执行语句 pi：3.14145926 help：在线帮助指令

i：虚数单位 End：结束for,while,if 语句 j：虚数单位 Plot：绘制曲线 clear:从内存中清楚变量 Stem：离散序列的绘制 Inf ：无穷大，如n/0 If：条件执行语句 （2）MATLAB软件常用函数：

三角函数（如sin正弦、cos余弦等）；

指数函数（如exp E为底的指数、log自然指数等）；

复数函数（如abs绝对值、conj共轭、real实部、imag虚部等）； 其他函数（如max最大值等）。

2、用举例的方法说明数值的表示方法是怎样的？ 答：例1： 例2：

3、变量命名的规定。

1）变量名、函数名：字母大小写表示不同的变量名。

2）变量名的第一个字母必须是英文字母，最多可包含31个字符（英文、数字和下连字符）。

3）变量名不得包含空格、标点、，但可以有下连字符。

实验二 使用软件进行数值运算和绘图

一、实验目的

1. 掌握熟悉MATLAB软件各种表达式的书写规则以及常用函数的使用； 2. 能够进行基本的数组、矩阵运算； 3. 应用MATLAB软件绘制二维图线。

二、实验内容

掌握应用MATLAB软件进行数值运算的方法并能绘制二维图线。

三、实验步骤及运算结果

1. 应用MATLAB软件求[122(74)]32的运算过程及结果。 运算过程及结果：

2. 求下列表达式的值，并写出运算过程及结果。

z1

2sin85o1e

2

，

3. 绘制二个周期内的正弦、余弦曲线，时间取样间隔为0.1，取样长度为4。

写出运行指令及显示绘图结果。 运行指令：

绘图结果：

实验三 采用SIMULINK仿真模块进行系统性能分析

一、实验目的

1．掌握应用MATLAB软件进行传递函数的变换；

2、能够采用SIMULINK仿真模块建立系统模型并进行系统仿真；

二、实验内容

通过实例练习掌握MATLAB软件在自动控制系统中的应用，重点是能够采用SIMULINK仿真模块建立系统模型并进行系统仿真分析。

三、系统仿真及性能分析

1、计算并绘制下列传递函数的阶跃响应（t0至t10，步长为0.1）

G(s)

10

2

s2s10

注：阶跃响应的MATLAB库函数为step(num,den,t),且num=10,den为传递函数分母系数。 输入MATLAB命令：

阶跃响应曲线：

2、采用SIMULINK仿真模块对下列系统建立模型，并进行系统仿真分析（求其单位阶跃响应曲线）。绘制系统仿真模型及仿真输出结果显示。

G(s)

35

s(0.2s1)(0.01s1)(0.005s1)

①首先双击MATLAB图标→单击右方按钮［打开Simulink Library Browser］→单击图中左上方的＜Continuous＞选项

②选择Continuous选项，从中选择传递函数(Transfer Fcn)，并用拖曳的方式拖至窗口。再双击传递函数(Transfer Fcn)，得到框图参数(Block parameters)对话框。在对话框中的分子项(Numerator)中取［1］，分母项(Denominate)中取［1 0］，对应1/s环节，点击OK，即得到如图

1

同理再建立传递函数为1/(0.2s+1)(对应Num项为[1］，Den项为[0.2 1])、1/（0.01s+1)(对应Num项为［1］，Den项为［0.01 1］)、1/（0.005s+1)的方框(对应Num项为［1］，Den项为［0.005 1］)

③在Math选项内选择和点，将和点符号设定为［+-］，得到如图所示比较点符号。选择增益模块(Gain)

④从Simulink库里的输入模块库(Sources)中选择(step)

，将它拖曳至建模窗

⑤从Simulink库里的输出模块(Sinks)库里，选择示波器(Scope)

，将它拖曳到

⑥将各环节移位，安排成如图1所示的位置。然后用鼠标左键点住环节输出的箭头，这时鼠标指针变成十字形叉，将它拖曳至想要连接的环节的输入箭头之处放开左键，就完成连线；这样逐一连接，便可完成如图

1

图1

⑦使用Simulink菜单中的Start，即可对系统进行仿真。将Scope参数设定为y：2，x（Time range）：10，双击Scope模块，即可得到如图2所示的单位阶跃响应曲线。

图2