matlab ch7_simulink.docVIP

SIMULINK交互式仿真集成环境 连续时间系统的建模与仿真 基于微分方程的SIMULINK建模 【例7.1-1】在图7.1-1所示的系统中，已知质量kg，阻尼N.sec/m，弹簧系数N/m，且质量块的初始位移m，其初始速度m/sec，要求创建该系统的SIMULINK模型，并进行仿真运行。本例演示，据物理定理建立微分方程，并以此微分方程创建SIMULINK模型的完整步骤：微分方程的整理；模块的复制；信号线的构画；模块参数设置；示波器的调整；仿真参数设置。 图7.1-1 弹簧—质量—阻尼系统 （1）建立理论数学模型 （2）建模的基本思路 （3）打开SIMULINK模块库 图7.1-2 SIMULINK模块库浏览器 （4）开启空白（新建）模型窗 （5）从模块库复制所需模块到空白（新建）模型窗 图 7.1-3 已经复制进库模块的新建模型窗 （6）新建模型窗中的模型再复制 （7）模块间信号线的连接 图 7.1-4 已构建完成的新模型窗 （8）根据理论数学模型设置模块参数 图 7.1-5 参数已经修改为2的Gain增益模块参数设置窗 图 7.1-6 改变输入口符号的求和模块参数设置窗 图 7.1-7 实现初始位移0.05设置的Integrator1设置窗 （9）仿真运行参数采用默认解算器“ode45”、默认“变步长”和默认仿真终止时间10。（10）把新建模型保存为exm070101.mdl 。 （11）试运行，以便发现问题加以改善。 图7.1-8 坐标范围设置不当时的信号显示 图7.1-9 采用轴自动设置功能后的信号显示 图7.1-10 对显示屏的纵坐标范围进行设置 图7.1-11 对示波器时间显示范围的设置 （12）据试运行结果，进行仿真参数的再设置。 图7.1-12 通过仿真参数配置窗设置输出曲线光滑因子 图7.1-13 通过仿真参数配置窗设置输出曲线光滑因子 图7.1-14 仿真参数调整运行后的exm070101模型 （13）仿真结果显示 图7.1-15 适当地显示仿真所得的位移变化曲线 基于传递函数的SIMULINK建模 【例7.1-2】对于图7.1-15所示的多环控制系统，（1）求系统传递函数；（2）求该系统的单位阶跃响应。 图7.1-15 多环控制系统 （1）建模的基本思路 （2）构造“用于系统传递函数计算”的SIMULINK模型 图 7.1-16 传递函数参数设置对话窗 图7.1-17 完成连接和参数设置的模型 图 7.1-18 用于系统传递函数计算的模型 （3） [A,B,C,D]=linmod2(exm070102); % STF=tf(minreal(ss(A,B,C,D))) % [Num,Den]=tfdata(STF); % Num{:},Den{:} % 2 states removed. Transfer function: 100 s^2 + 300 s + 200 ----------------------------------------------- s^5 + 21 s^4 + 157 s^3 + 663 s^2 + 1301 s + 910 ans = 0 0 0 100 300 200 ans = 1 21 157 663 1301 910 （4） t0=(0:0.1:5); % [y,t]=step(STF,t0); % plot(t,y,LineWidth,3) grid on axis([0,5,0,0.4]) xlabel(t),ylabel(y) 图 7.1-19 系统的单位阶跃响应 离散时间系统的建模与仿真 【例7.2-1】设计一个数字低通滤波器，从受噪声干扰的多频率混合信号中获取10Hz的信号。 （7.3） 在此，，。采样频率取（Hz），即采样周期（秒）。本例演示：纯离散时间系统建模的完整过程；离散时间仿真模型中采样周期的设定；SIMULINK模块参数与MATLAB内存变量之间的数据传递；影响模块几何结构的参数。 图7.2-1 数字滤波示意图 （1）分析 （2）模型的构建 图7.2-2 数字滤波设计模块参数设置 图7.2-3 仿真进程中的SIMULINK滤波模型 图7.2-4 仿真进程中的示波图形 SIMULINK实现的元件级电路仿真 【例7.3-1】在图7.3-1所示的电路中