实验连续系统数值积分法的运用.docVIP

实验指导书 实验一 连续系统数值积分法的运用 一、实验目的 1.掌握连续系统数值积分法的原理，理解仿真步长对系统稳定性和结果精度的影响； 2.了解MATLAB的数据格式和基本操作； 3.了解Simulink连续系统模块库中个基本模块的功能和参数设置 二、实验准备 1.在连续系统中，系统模型数学描述的形式有微分方程、状态方程和传递函数。其中一阶微分方程和状态空间模型可用数值积分法进行处理，研究其计算、稳定性、误差等问题； 2.Differential Equation Editor微分方程编辑器可以实现对微分方程的输入；State-Space状态空间模块可设定状态空间模型的系数矩阵及初始状态；Sink模块可用于观察输出的数据。 三、实验要求 1.理解数值积分法对连续系统数学模型仿真的过程； 2.使用Simulink中的模块对连续系统进行仿真。 实验一 利用数值积分法求解一阶微分方程 一、实验目的 通过实验，学习运用Simulink环境进行建模与仿真实验；借助对一阶微分方程的求解加深4阶龙格-库塔算法的原理及其精度的理解。 二、实验任务 运用4阶龙格-库塔算法求解一阶微分方程 dydx = - x2 x = 0时y = 1 三、实验设备及器材 微机一台，MATLAB仿真实验环境。 四、实验步骤 1.启动MATLAB2008a； 2.在命令窗口Command Window中输入“dee”打开微分方程编辑器； 3.在“dee”中点击“FILE/New/Model”建立新模型“Untitled（未命名）”，并将dee 工作界面中的DEE模块拖入Untitled模型编辑工作界面中； 4.在Untitled模型编辑工作界面中，双击DEE模块打开参数设置界面，在相应栏目中输入方程参数，点击Done结束； 5.在 Untitled模型编辑工作界面中，点击“Simulation/ configuration parameters（配置参数工具）”进入参数配置界面，在此界面中可以对仿真参数进行设置，包括设置仿真起始时间（Start time，）和仿真终止时间（Stop time，），选择步长类型（variable-step 或fixed-step）、求解器类型（Solver:ode4:Runge-Kutta,ode113:Adams）等，单击Apply键确认，再击OK键退出； 6. 在命令窗口Command Window中输入“simulink”打开Simulink Library Browser（Simulink模块库），从“simulink/sinks”中找到“scope”模块，并将其拖动到Untitled模型编辑工作界面中； 7.通过鼠标拖动将界面中两个模块的输出和输入点相连，点击工具栏中的 ?（start simulation）开始仿真； 8. 双击Scope模块，即可在示波器工作界面中展示输出数据的变化曲线，点击，可切换输出曲线的展现粒度。 9.点击Scope工具栏上的（parameters）按钮，在“Data history”菜单，变量名称为ScopeData，格式定为Array（数组）。单击Apply键确认，再击OK键退出。 10. 重新运行模型，在Command Window输入数组名，即可观察到输出的所有过程数据。 五、实验要求 1. 根据要求，实现仿真模型。 2. 减小仿真步长，直到仿真结果精度没有显著提高？ 3. 分析仿真步长多大为宜。