实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真(一)
一、实验目的:
1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。
2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。 3、熟悉Simulink仿真模型的建立。
4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统仿真。
二、实验内容:
1、设计SIMULINK仿真模型。
2、建立SIMULINK结构图仿真模型。 3、了解各模块参数的设定。
4、了解示波器的使用方法。
5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。
例7.1-1 已知质量m=1kg,阻尼b=2N.s/m。弹簧系数k=100N/m,且质量块的初始位移x(0)=0.05m,其初始速度x’(0)=0m/s,要求创建该系统的SIMULINK模型,并进行仿真运行。 步骤:
1、打开SIMULINK模块库,在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标,或在MATLAB指令窗口中运行simulink,就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。
图一:SIMULINK模块浏览器
1
-
2、新建模型窗,单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标,引出如图二所示的空白模型窗。
图二:已经复制进库模块的新建模型窗
3、从模块库复制所需模块到新建模型窗,分别在模块子库中找到所需模块,然后拖进空白模型窗中,如图二。
4、新建模型窗中的模型再复制:按住Ctrl键,用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置,便完成了积分模块的再复制。
5、模块间信号线的连接,使光标靠近模块输出口;待光标变为“单线十字叉”时,按下鼠标左键;移动十字叉,拖出一根“虚连线”;光标与另一个模块输入口靠近到一定程度,单十字变为双十字;放开鼠标左键,“虚连线”变变为带箭头的信号连线。如图三所示:
2
-
图三:已构建完成的新模型窗
6、根据理论数学模型设置模块参数:
① 设置增益模块 图四:参数已经修改为2的 ② 参照以上方法把 ③ 修改求和模块输入口的代数符号,双击求和模块,引出如图五所示的参数 3 - 设置窗,把符号栏中的默认符号(++)修改成所需的代数符号(--),单击[OK]键,完成设置; 图五:改变输入口符号的求和模块参数设置窗 ④ 对积分模块 4 - 图六: 实现初始位移0.05设置的 7、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 8、把新建模型保存为exm070101.mdl 9、试运行,以便发现问题加以改善 ①双击 ②单击exm070101模型窗上的仿真启动键,使该模型运行,在示波器上呈现的运行结果可能如图七所示。 图七:坐标范围设置不当时的信号显示 ③单击Scope显示窗上的纵坐标范围自动设置图标,示波器显示窗改变为如图八所示。在显示窗中,可以看到位移x(t)的变化曲线,同时可以发现:纵坐标的适当范围大致在[-0.06,0.06];仿真时间取[0,5]即可,显示曲线不够光滑。 5 - 图八:采用轴自动设置功能后的信号显示 10、据试运行结果,进行仿真参数的再设置 ①示波器纵坐标设置:用鼠标点击示波器的黑色显示屏,在弹出菜单中选择Axes Properties,引出纵坐标设置对话窗(如图九),把纵坐标的下限、上限分别设置为-0.06和0.06,点击[OK]键,完成设置; 图九:对显示屏的纵坐标范围进行设置 ②示波器时间显示范围的修改:单击示波器的参数设置图标,引出示波器参数设置窗(如图十);在General卡片的Axes区的Time range栏中填写5或auto, 6 - 点击[OK]键,完成设置; 图十:对示波器时间显示范围的设置 ③显示曲线的光滑化设置:选中exm070101模型窗的下拉菜单项Simulation\\Configuration Parameters,引出仿真参数配置窗(如图十一);再在该窗左侧的选择栏中,选中Data Import/Export项,与之相应的参数设置栏便出现在窗口的右侧;把右半窗下方Save options区中Refine factor栏中的默认值改为5,点击[OK]键,完成设置; 图十一:通过仿真参数配置窗设置输出曲线光滑因子 7 - ④完成以上修改后的模型窗(如图十二),再次运行exm070101,可得比较满意的位移变化曲线,如图十三。 图十二:仿真参数调整运行后的exm070101模型 图十三:适当地显示仿真所得的位移变化曲线 8 - 三、实验小结 在本次实验中,根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,仿真参数的设置。通过这次实验,让我知道了连续时间系统的建模与仿真,在实验中,要根据理论数学模型,从系统角度出发,对各模块的非结构参数进行设置,还要根据经验或采用默认方法,对仿真解算器和仿真终止时间进行设置。 9 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容