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《MATLAB与系统仿真》 大 作 业 系 别： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 邮 箱： 2012年7月1日 一、春天是鲜花的季节，水仙花就是其中最迷人的代表，数学上有个水仙花数，是这样定义的：“水仙花数”是指一个三位数，它的各位数字的立方和等于其本身，比如：153=1^3+5^3+3^3。要求输出所有在的水仙花数。 运行程序弹出对话框 运行后结果为： 二、带饱和输出特性二、带饱和输出特性PID控制系统的被控对象为=，其PID控制器为 ===5+。以与为前向通道的单位负反馈系统。试对于PID控制器分别采用以下3种办法：PID控制3个分量叠加、传递函数方框图与PID控制子系统绘制其Simulink仿真模型图，并对其进行阶跃仿真。然后对PID控制子系统进行封装。 根据题意，已知PID控制器为=5+,即。PID的三个作用分量，仿真时可采用下列处理措施：①PID控制3个分量叠加法②传递函数方框图法③PID控制子系统及其Simulink仿真模型图法。 PID的三个分量叠加法： 将PID的三个分量叠加作用直接绘制在系统中的Simulink模型ti2_1.mdl 如图2.1所示。图中的阶跃信号为“1”，即单位阶跃作用，三信号叠加模块“Add” 混路模块“Mux”，饱和特性为“±1.1”，时间延迟“60”s，仿真时间为“2000”s。 图2.1 PID控制三个分量叠加的Simulink模型ti2_1.mdl 其中设置界面为 图2.2 Transport Delay的界面设置 图2.3 Saturation的界面设置 图2.4 Transfer Fcn的界面设置 图2.5 Step的界面设置 在模型ti2_1.mdl图中，选中【Simulation】并执行其【Star】菜单项命令，再用鼠标左键双击“Scoope”示波器，即弹出图2.6所示系统输出示波器对话框，如果需要的话，用鼠标左键单击工具栏的纵坐标刻度管理工具【简图】，就得到如图2.6所示系统的单位阶跃给定响应曲线。 图2. 6 系统的单位阶跃给定响应曲线 传递函数方框图法： 将PID的三个分量叠加作用（求和）同分后求得一个传递函数，即 ===5+=。 将传递函数绘制在系统中的Simulink模型ti2_2.mdl如图2.7所示。对模型ti2_2.mdl进行仿真，结果同样得到图2.6所示系统的单位阶跃给定响应曲线。 图2.7 PID控制传递函数方框的Simulink模型ti2_2.mdl PID控制子系统定义法。 定义子系统： 先到Simulink库浏览器的“Commonly Used Blocks”模块组中把标准功能模块“Subsystem”复制到空白模型设计区域（“untitled”）内，还复制其他模块，将其连成系统如图2.8所示，模型命名为“ti2_3.mdl”后存盘。 图2.8 PID控制子系统的Simulink模型ti2_3.mdl 用鼠标左键双击“Subsystem”，将会弹出“ti2_3/Subsystem”的设计区。 在“ti2_3/Subsystem”的设计区域（见图2.9）中进行如图2.10所示的PID控制器的设计（复制各个标准功能模块，连线构成系统模型），或者将设计好的PID控制器模型复制到其中，并在输入与输出端加入“In”和“Out”两个功能模块（见图2.9）。模型设计完后，要注意存盘。至此，子系统创建完成。 图2.9 PID控制子系统Subsystem的Simulink模型ti2_3/Subsystem ② PID控制系统仿真。 对模型ti2_3.mdl进行仿真，结果也得到图2.6所示系统的单位阶跃响应曲线。 子系统的封装步骤 用PID控制子系统封装的步骤。 在ti2_3.mdl中的Subsystem模块更换为一个没有涉及的空Subsystem模块。 在“ti2_3/Subsystem”的设计区域（见图2.9）中进行如图2.10所示的PID控制器的设计，输入数据并存盘。 图2.10 准备封装的子系统ti2_3/Subsystem 再在模型ti2_3.mdl中，选中“Subsystem”，选择主菜单【Edit】，执行其下的【Mask Subsystem...】 图2.11 “Icon”标签页 填写第2张标签页“Parameters”。第2张标签页左部有【Add】、【Delete】、【Move Up】与【Move Down】4个按钮，用这4个按钮并填表如图2.12所示，只能有