第七章Simulink仿真案例PPT课件

.,1,第七章Simulink仿真,自动化与电气工程学院许春磊,.,2,第七章Simulink仿真,71Simulink基础72Simulink模型操作和仿真系统设置73系统建模实例74仿真系统中的子系统,.,3,Simulink是MATLAB软件的一个软件包，能够对动力学系统进行建模、仿真以及各种分析。Simulink仿真模拟支持完全的图形化界面。Simulink提供了图形用户界面，使得构建模型变的更直观、简单，只需要鼠标的点击与拖放。Simulink模块是分层次结构的，为用户寻找需要的模块提供了方便，提高了工作效率。所以Simulink是MATLAB软件一个非常重要的组成部分。,.,4,7.1Simulink基础,1.启动Simulink的两种方法：a.通过点击工具栏“”图标启动；b.在MATLAB命令窗口输入simulink然后点击回车键启动。打开的SimulinkLibraryBrowser,.,5,2.Simulink模块库浏览器,.,6,3.CommonlyUsedBlocks模块库,.,7,常用模块库中模块,.,8,4.Simulink模型窗口,模型窗口含有菜单栏、工具栏、编辑框和状态栏等部分,.,9,5.Simulink建模仿真示例,例7.1用Simulink模拟正弦信号产生与输出。创建Simulink的步骤：(1)创建新模型界面(2)添加正弦信号产生模块和波形显示模块(3)模块属性设置(4)运行仿真系统,.,10,正弦信号模块属性设定,示波器属性设置窗口,系统运行结果,.,11,练一练,如何产生余弦信号？如何产生振幅为3的余弦信号？如何产生振幅为3、周期为4的余弦信号？,.,12,例7.2用Simulink模拟chirp信号和正弦信号叠加的信号输出。,.,13,SineWave模块属性设置,ChirpSignal模块属性设置,.,14,属性设置窗口,示波器属性设置,示波器结果图,.,15,练一练,仿真正弦信号与chirp信号相乘的波形图，示波器同时观察三个波形。,.,16,例7.3现有一待显示图形函数为现需要在同一示波器中分别显示，和曲线。,.,17,.,18,作业：,请借助Simulink工具完成将摄氏度转换为华氏度，公式如下：,.,19,7.2Simulink模型操作和仿真系统设置,7.2.1Simulink模型操作操作模块操作连线7.2.2Simulink仿真系统设置,.,20,例7.4借助积分器求微分方程其中为单位阶跃函数。,方法1：解：将微分方程改写为,73系统建模实例,.,21,.,22,图形窗口属性设置,最终仿真结果,.,23,%EXAMP070031%(从工作空间加载数据).t=simout.x.Time(:);%输入信号标线为xx=simout.x.Data(:);%(在变量x中寻找最大值).xm,km=max(x);%(绘制最终结果图形).plot(t,x)holdon%(标注x的最大值位置).plot(t(km),xm,ro,markersize,15,linewidth,2);holdoffgridontitle(仿真结果),.,24,方法2：,解：传输函数,.,25,方法3：状态空间模型G=tf(0.2,10.20.4)G1=ss(G),.,26,试一试,借助Simulink仿真求解微分方程初始条件为,，,。,.,27,.,28,例7.5用Simulink创建系统,求解非线性微分方程其初始值为，绘制函数的波形。,.,29,.,30,例7.6力-质量系统，要拉动一个箱子（拉力f=1N)，箱子质量为M(1kg)，箱子与地面存在摩擦力(b=0.4N(/m/s),其大小与车子的速度成正比。,.,31,其运动方程式为,拉力作用时间为2s，建构的模型为,.,32,.,33,例7.7下图所示简单的单摆系统,假设杆的长度为L,且质量不计,钢球的质量为m.单摆的运动可以以线性的微分方程式来近似,但事实上系统的行为是非线性的,而且存在粘滞阻尼,假设粘滞阻尼系数为bkg/ms-1.,.,34,选取b=0.03,g=9.8,L=0.8,m=0.3,所构建的模型,单摆系统的运动方程式为,Integrator初始状态为0Integrator1初始状态为1,.,35,.,36,.,37,创建Simulink仿真系统模型步骤如下：(1)将Sources模块库中SignalGenerator模块拖入模型窗口；将Continuous模块库中State-Space模块拖入模型窗口；将Sinks模块库中Scope模块拖入模型窗口。(2)连线，设置模块属性。SignalGenerator模块，Waveform设置为square，Amplitude设置为25；State-Space模块，ParametersA设置为-1/0.02,-0.3/0.02;0.3/0.0001,-0.000005/0.0001，B设置为1/0.02;0，C设置为0,1，D设置为0，Initialconditions设置为1,10。结果如图7.40所示。(3)将上面仿真系统模型保存为EXAMP07006，Stoptime设置为2秒。,.,38,作业：,请借助Simulink工具完成下面动力学系统仿真,.,39,7.4仿真系统中的子系统,7.4.1创建子系统当用户创建一些模块能够实现某些特定功能，想把这些模块变成子系统。操作步骤如下：(1)将需要放到子系统中的所有模块都选中；(2)选择菜单/Diagram/Subsystemy=sin(t);plot(t,y,00,-11,02*pi,00),.,52,.,53,.,54,%在Documentation的Masktype窗口输入SineWave%在Maskdescription窗口输入Outputasinewave:O(t)=Amp*Sin(Freq*t+Phase)+Bias,.,55,.,56,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古