MATLABSimulink与控制系统仿真第3版的课件第3章Simulink仿真

MATLABSimulink与控制系统仿真第3版课件本课件将介绍Simulink仿真技术的基础知识，如模型结构、块的属性和参数设置。我们将学习如何建立仿真模型，进行离散和连续仿真，并分析仿真结果。案例涵盖了控制系统和电力、机械系统仿真等领域。什么是SimulinkSimulink是一款MATLAB的拓展模块，它提供了专门的成套的图形拖放界面——BlockDiagrams，用于模拟和设计动态系统。Simulink的应用领域Simulink可用于各个领域的仿真和控制设计。比如，汽车行业的车身伺服控制、化工行业的生产线控制，等等。Simulink的优势和不足Simulink的优势在于提供了直观的模型界面，以及成熟的仿真算法；不足则在于开销较大，以及对较为复杂的系统可能需要一定的学习门槛。Simulink基础知识Simulink模型结构Simulink中，模型由多个模块（块）连接而成。每个块都代表了一个特定的功能元件，且各个块之间可任意组合连接。模板库的作用为了快速搭建仿真模型，Simulink内置了包含各种模型块的模板库。用户可以在其中查找合适的块，直接在画布上拖放添加至模型中。块的属性和参数设置每个块都有一系列参数可供设置，比如双极性、比例因子、采样率等。设置这些参数可以改变模块的性质，从而影响整个系统仿真的行为。Simulink模型的常用操作在Simulink绘制模型时，我们可以选择存储、载入、拷贝、粘贴、删除、变换块等一系列常用操作。Simulink模拟工具计算器和二元运算器计算器块和二元运算器块可以完成一定的数学运算，如加法、减法、乘法、除法等，并提供了控制输入输出的参数配置功能。积分器和微分器积分器块和微分器块分别提供积分、微分的功能。其中微分器还可以限制所得微分值的上限、下限等。控制器控制器块是一类非常重要的功能模块，它充当系统中的“大脑”，掌管着算法设计和系统的反馈控制。比如，在控制某个机械系统时，我们可以使用PID控制器。状态空间模型和传输函数模型在仿真复杂系统时，我们可以使用状态空间模型或传输函数模型来表达系统的行为特点，从而方便进行仿真和优化。Simulink模型的仿真建立仿真模型建立仿真模型时，我们需要先从模板库中选择合适的块，然后将它们按照所需的功能连接起来，形成一个完整的Simulink模型。仿真参数的设置和修改仿真参数包括仿真器类型、仿真器运行期间的参数以及时钟周期等。它们可以被设置和修改以满足需求、优化仿真性能。离散仿真和连续仿真在仿真过程中，我们可以选择离散仿真或连续仿真的方式。对于连续仿真来说，仿真时间会不断流逝，而对于离散仿真，只会发生在特定的时刻点处。仿真结果的分析和评估仿真完成后，我们需要对结果进行分析和评估。可以观察仿真结果的波形，以此判断模型的行为是否和预期一致。应用案例Simulink在控制系统设计中的应用控制系统的任务是保持或改变物理系统所处的状态，并执行某些特定的任务。例如，使用Simulink可以设计一个弹簧质量阻尼器（SMD）控制模型来控制机器人的运动。电力系统仿真案例电力系统仿真涉及电网的机电设计，以及电力设备的工作和保护。例如，使用Simulink可以设计一个电力系统模型来动态调节电力系统某一终端的电压。机械系统仿真案例机械系统仿真涉及到运动设计和运动分析。例如，使用Simulink可以设计一个机械运动学仿真模型，来分析机械系统的稳态和瞬态响应，以及在不同条件下的动态行为。总结Simulink在控制系统仿真中的优点Simulink提供了易用的拖拉接口，拥有成熟的仿真算法，可以有效地帮助开发者设计出复杂的控制系统方案。如何优化Simulink模型的仿真效率优化Simulink模