初学者MATLABSimulink翻译.docVIP

MATLAB是现存最流行的仿真软件。作为控制专业的学生，即使没有用过也应该听过这个名字。这篇文章是为了做一个控制系统的仿真而使用MATLAB/Simulink这个软件的。主要目的是给从来没有使用过MATLAB的人们简单讲解一下用MATLAB做仿真的方法，可以作为入门的文章参考。 事情的由来 某月某日，讲义中提出这样一个课题 　推导出如图所示电机的动力学方程式，用仿真的方法求出阶跃响应。 「但是，要使用MATLAB Simulink来仿真」「啊……　（虽然是控制专业）还没有用过MATLAB！」因此，我打算就像别人教我的过程那样，写成面向初学者的MATLAB仿真的一个入门。 １．首先推导出电机的动力学方程 为了仿真，首先最开始必须要建立动力学方程。电机的动力学方程式应该是控制专业常用的入门例题。推导如下：电机的角速度用ω表示，反向电动势Vm可以用下式表示：　(1)另外电机产生的力矩τ 如下式所示：　(2)根据式(2)，　(3)同时，关于电机的电学方程式推导如下：　(4)把式(1)和式(3)带入式 (4)，整理得到下面的电机运动方程：　 (5)把下面的系数也代入到方程中：　(6)总结成这种形式，是一个三次积分的方程。　(7)到此，电机的方程式推导完了。 ２．画出系统的框线图 MATLAB Simulink可以用框线图描画出来的简单图形的形式来进行仿真。先试着把推导出来的方程式变成框线图的形式吧。（在纸上） 作为实际的问题，不能使用微分器，所以MATLAB用积分器来实现。如上图，就是这种感觉了～那么，就这样仿真之前的准备工作就完成了。接下来，启动MATLAB～ ３．尝试MATLAB 【１】　首先启动MATLAB程序 【２】　启动MATLAB之后，会出现「しばらくお待ちください...」的字样，稍等片刻。之后出现「ようこそMATLABへ。初めての方はメニューからMATLAB ヘルプを選択してください。」 的字样，就可以开始了。 ▲启动画面 【３】首先启动Simulink。工具栏上用鼠标单击Simulink的图标，会出现「Simulink Library Browser」的窗口 ▲Simulink启动图标▲这是Simulink Library Browser 【４】　这个是Simulink Library Browser，从这里可以选择构成框线图的模块。　单击窗口左边的「Continuous」。 Continuous的意思是「连续时域模块」。试着单击「Integrator」图标， 就会出现上面的说明。不用说也知道是积分器。  ▲Simulink Library Browser的操作 ▼顺便说一下这次用到的模块： 工具图标 模块名 分类 积分器 Continuous 增益 Math 求和 Math STEP信号 Sources 示波器 Sinks 　这次的题目使用积分器，增益，求和，STEP信号，示波器5中模块。请自己确认这些模块从哪里找出来的。示波器是为了观看信号的模块。关于这些以后再详细说明。 【５】　在这里，单击这个窗口左上角的「新建模型」图标。 在出现的窗口里，可以建立前面画的框线图的模型。 ▲点下新建模型的按键！▲出现了建模的窗口 【６】　从Simulink Library Browser中直接把把需要的模型拖到右边的工作窗口中就可以了。另外， 模型与模型之间的连线直接用鼠标连起来就可以。这是simulink最基本的操作。 ▲把需要的模型拖到右边的窗口 　如果增益模型是向左的，那么在模型上单击，在弹出来的菜单里选择反转就可以改变左右方向。 【７】　各个模块，双击之后会打开它的项目设定。　 ▲sum的设定，如上图所示变更▲求和模块变成这种形状 首先从「sum」说明开始。图标的形状有round（圆形）和rectangular（长方形） 可以选择。符号默认情况下是「|++」。 「|」是端口间隔的意思。 要注意：「+|--」和「+-|-」是不一样的。 首先在这里设置成「+--」。 【８】接下来是增益的设定。设定项目是增益值。 默认情况是「1」，这里改写成「a1」 。这样就把增益设置成a1了。 a2和b也同样。 ▲gain的设定如上图所示▲这里增益设置成a1 【９】　STEP的设定。在写「ステップ時間」的地方是STEP的开始时间。默认是1，但是开始时间是0秒，所以这里改成1。　 ▲STEP输入的设定 顺便，如果STEP的长度变化的话，要把「最終値」这个地方改掉。（这里1就可以了。） 【１０】　连线和设定之后，如右图所示的模型就完成了。将文件保存为「