SIMULINK仿真概要学习课程

1、SIMULINK简介SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。第1页/共51页第一页，编辑于星期六：二十点 三十六分。SIMUL

2、INK的模块库 continuous（连续模块） discrete（离散模块） function&tables（函数和平台模块） math（数学模块） nonlinear（非线性模块） signals&systems（信号和系统模块） sinks（接收器模块） sources（输入源模块） 第2页/共51页第二页，编辑于星期六：二十点 三十六分。典型环节的传递函数 比例环节 惯性环节 微分环节 它不可能单独存在，它是与其它环节同时存在的 积分环节 振荡环节 延时环节( )G sK=( )1kG sTs=+( )G sTs=1( )G sTs=221( )21G sT sTsx=

3、+( )sG set-=第3页/共51页第三页，编辑于星期六：二十点 三十六分。 建立模型窗口 将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口 对模块进行连接，从而构成需要的系统模型 SIMULINK模型的建立及模型特点第4页/共51页第四页，编辑于星期六：二十点 三十六分。例题1 某控制系统开环传递函数如右： 试在simulink环境下构建系统的方框图并对系统的单位负反馈阶跃响应进行仿真。 本例的求解分为以下几步1进入simulink环境 在MATLAB命令窗口中输入simulink2进入linear元件库，构建传递函数3进入source元件库，选取阶跃函数4进入sinks输出方式元件库，选择输出方式

4、5连接各元件，构成闭环传递函数并仿真。 231( )483sG ssss+=+第5页/共51页第五页，编辑于星期六：二十点 三十六分。例题2 对 进行simulink仿真 按照上面的方法，先进行拉氏变换，得到其传递函数为 另一思路 2xxu= -+1( )2G ss=+与第一种方法得到的结果一致吗？第6页/共51页第六页，编辑于星期六：二十点 三十六分。例题3第7页/共51页第七页，编辑于星期六：二十点 三十六分。 仿真模型第8页/共51页第八页，编辑于星期六：二十点 三十六分。另一种仿真思路第9页/共51页第九页，编辑于星期六：二十点 三十六分。仿真模型第10页/共51页第十页，编辑于星期六

5、：二十点 三十六分。仿真结果第11页/共51页第十一页，编辑于星期六：二十点 三十六分。连续系统模块小结 增益，求和，微分，积分以及传递函数模块常被用来模拟连续系统。 关于传递函数模块的说明第12页/共51页第十二页，编辑于星期六：二十点 三十六分。关于传递函数模块无法适用具有初始条件情况的说明 传递函数定义为零初始条件下输出的Laplace变换与输入的Laplace变换之比。 根据拉氏变换定理对于上述动力学方程拉氏变换成立只有在零初始条件下才能成立。第13页/共51页第十三页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第14页/共51页第十四页，编辑于星期六：二十点 三十六分。状态空间模块第15页/共

6、51页第十五页，编辑于星期六：二十点 三十六分。1110 10( )( )( )( )( )( ) x tx tY tF tx tx tm km cm第16页/共51页第十六页，编辑于星期六：二十点 三十六分。1nR第17页/共51页第十七页，编辑于星期六：二十点 三十六分。状态方程和输出方程 XAXBuYCXDu A- -系数矩阵 n nB- -控制矩阵 n rC- -输出矩阵 m nD- -直接传递矩阵 m r 式中, ,第18页/共51页第十八页，编辑于星期六：二十点 三十六分。状态空间表达式的系统方框图第19页/共51页第十九页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第20页/共51页第二十

7、页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第21页/共51页第二十一页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第22页/共51页第二十二页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第23页/共51页第二十三页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第24页/共51页第二十四页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第25页/共51页第二十五页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第26页/共51页第二十六页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第27页/共51页第二十七页，编辑于星期六：二十点 三十六分。例题4第28页/共51页第二十八页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第29页/共51页第二十九页，编辑于星期六：二十点 三十六分。

8、第30页/共51页第三十页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第31页/共51页第三十一页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第32页/共51页第三十二页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第33页/共51页第三十三页，编辑于星期六：二十点 三十六分。例题5第34页/共51页第三十四页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第35页/共51页第三十五页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第36页/共51页第三十六页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第37页/共51页第三十七页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第38页/共51页第三十八页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第39页/共51页第三十九页，编辑于星

9、期六：二十点 三十六分。课堂练习-汽车车身和车辆二自由度系统的振动响应车身质量 悬架刚度 减振器阻尼系数 车轮质量 轮胎刚度 第40页/共51页第四十页，编辑于星期六：二十点 三十六分。阻尼器 大家知道，使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，我们称之为阻尼。而安置在结构系统上的“特殊”构件可以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置，我们称为阻尼器。 利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻

10、尼器， 在美国被结构工程界接受以前，经历了一个大量实验，严格审查，反复论证，特别是地震考验的漫长过程。第41页/共51页第四十一页，编辑于星期六：二十点 三十六分。液压减震器的工作原理介绍 减震器主要有弹簧和阻尼器两个部分组成，弹簧的作用主要是支撑车身重量，而阻尼器则是起到减少震动的作用。有了阻尼器，弹簧的压缩和伸展就会变得缓慢，瞬间的多次弹跳合并为一次比较平缓的弹跳，一次大的弹跳减弱为一次小的弹跳，从而起到减震的作用。液压阻尼器利用液体在小孔中流过时所产生的阻力来达到减缓冲击的效果。当弹簧被压缩，活塞向下运行，活塞下部的空间变小，油液被挤压后向上部流动；反之，油液向下部流动。不管油液向上还是

11、向下流动，都要通过活塞上的阀孔。油液通过阀孔时遇到阻力，使活塞运行变缓，冲击的力量有一部分被油液吸收减缓了。 第42页/共51页第四十二页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第43页/共51页第四十三页，编辑于星期六：二十点 三十六分。压缩行程 第44页/共51页第四十四页，编辑于星期六：二十点 三十六分。伸张行程第45页/共51页第四十五页，编辑于星期六：二十点 三十六分。补充说明 活塞杆不断地伸缩与油缸油封摩擦，油封被磨损到一定程度就开始漏油，减震器的寿命也就差不多到头了。此时如果不更换，车就会弹跳得很厉害，有人会误认为减震器太硬，其实不然。 第46页/共51页第四十六页，编辑于星期六：二十点 三十六分。建立系统的运动微分方程2221221()()0m xc xxkxx+-+-=1 11221211()()()0m xc xxkxxk xq+-+-+-=其中q为路面不平激励第47页/共51页第四十七页，编辑于星期六：二十点 三十六分。simulink仿真结果第48页/共51页第四十八页，编辑于星期六：二十点 三十六分。第49页/共51页第四十九页，编辑于星期六：二十点 三十六分。simulink无法保存问题的解决 matlab7以后的版本对中文