实验五利用simulink进行控制系统计算机辅助设计.ppt

实验五 控制系统设计的SIMULINK仿真实验 一. 实验目的： 1.学习控制系统工具箱Simulink; 2.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联超前校正实验； 3.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联滞后校正实验； 4.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联滞后-超前校正实 验。 二.实验原理 串联校正装置 根据校正装置对系统开环频率特性的影响，可分为超前校 正、滞后校正和滞后超前校正等。在工程上，常分别采用 PD、PI和PID不同的控制规律来实现上述的校正，用以改善系 统的性能。因此校正装置也常称为控制器。 三.实验内容 1.设控制系统如图所示： 建立SIMULINK动态结构图，观察其响应曲线。 2.加入超前校正装置 ， 进行串联超 前校正器设计，观察响应曲线，进行校正前后系 统性能指标对比。 3.进行串联滞后校正实验； 4.进行串联滞后-超前校正实验。 - 如何创建一个SIMULINK模型 - 创建仿真系统模型的具体步骤如下： （1）激活Simulink； （2）选择所需要的模块； （3）用连线连接各模块； （4）双击各模块，完成对模块的参数设置和修改。 1.创建如下图所示的Simulink动态结构图，设输入 信号为单位阶跃信号，并观察响应曲线。 教材P213【例6.1】 解：进入Simulink后，打开一个空白的模型窗口，按以下 步骤进行操作： (1)添加并编辑Step模块 解：进入Simulink后，打开一个空白的模型窗口，按以下 步骤进行操作： (1)在Sources模块库中，拖动Step模块至模型窗口 双击该模块可以设 置它的跳跃时间、初值 和终值，如图所示。 (2)打开Simulink的Continues模块库，选择该库中的 Integrator 和Transfer Fcn 模块 修改参数后 (3)打开Simulink的Math模块库添加并编辑Sum模块 (4)打开Simulinks的Sinks模块库添加Scope模块,并 按如图连线，双击Scope模块，仿真曲线如图。 观察响应曲线，读取性能指标参数。 2. 串联超前校正实验 观察响应曲线，读取性能指标参数， 与校正前进行对比分析。 3. 串联滞后校正实验 - 设控制系统如图所示： 建立SIMULINK动态结构图，观察其响应曲线。 加入滞后校正装置 ，进行串联滞 后校正器设计，观察响应曲线，进行校正前后系 统性能指标对比，并结合教材理解频域性能指标 与时域性能指标的关系。 教材P220【例6.3】 1.校正前 可见，校正前系统不稳定，讨 论性能指标无意义。同学们也可以 用稳定性判据得出相同结论。因此 系统需要校正。 2.校正后 结果分析及结论。该系 统的频率特性分析可由 实验五方法获得。 3. 串联滞后-超前校正实验 - 设控制系统如图所示： 建立SIMULINK动态结构图，观察其响应曲线。 加入滞后-超前校正装置 ， 进行串联校正器设计，观察响应曲线，进行校 正前后系统性能指标对比，并结合教材理解频域 性能指标与时域性能指标的关系。 教材P225【例6.5】 1.校正前 可见，校正前系统不稳定。如 果校正前系统不稳定，性能指标又 要求