控制系统实验指导书

实验一典型环节动态特性

一、实验目的：运用MATLAB命令得阶跃响应曲线，熟悉各种典型

环节的响应曲线，分析环节动态特性。

二、基本内容：运用MATLAB仿真软件构成各环节，加阶跃扰动，从

示波器中看曲线。掌握比例、积分、惯性、实际微分

环节的动态特性。

三、需用仪器及工具：MATLAB仿真软件，计算机

1）四、实验环节：

2）进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS窗口中MATLAB图标，启动

MATLABo

3）点击MATLAB软件，进入Simulink工作环境。

4）在SimulinkLibraryBrowser（Simulink图书浏览器）中，调出示波器模块

（Scope）＞传递函数模块（TransferFen）、阶跃信号（slep）。

构成一个比例环节的对象模型，接入示波器及阶跃输入，并设立模型参数,

图1比例环节的对象模型

改变参数K观测响应曲线变化。（mux-信号集合模块）

构成一个惯性环节的对象模型，接入示波器及阶跃输入，并设立模型参数，点

iiStartSimulation得响应曲线

图2惯性环节的对象模型

T一定，改变参数K观测响应曲线变化

mux

K一定，改变参数T观测响应曲线变化

同时改变T,K参数，观测相应曲线变化。

打开Simulink窗口，构成一个积分环节对象模型，加阶跃输入，观测响应曲线

变化。

Scope

图2单容无自平衡（积分环节）对象模型

改变参数T的值.观测响应曲线变化

mux

打开Simulink窗口，构成一个实际微分对象模型，加阶跃输入，观测响应曲

实验五调节对象的动态特性（一）

一、实验目的：学习运用MATLAB命令得阶跃响应

曲线，分析系统动态特性，了解单有、

单无、多有、多无对象的动态特性。

二、基本内容：运用MATLAB仿真软件构成单有对

象加节跃扰动，从示波器中看曲线。学习从曲线中求

各种参数。

三、需用仪器及工具：MATLAB仿真软件，计算机

1）四、实验环节：

2）进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS窗口

中MATLAB图标，启动MATLAB□

3）点击MATLAB软件，进入Simulink工作环境。

在SimulinkLibraryBrowser（Simulink图书浏览器）

中，调出示波器模块、传递函数模块（惯性环节）、阶

跃信号、积分环节。

构件一个具有阶跃输入单容有自平衡（惯性环节）

的对象模型，并设立模型参数，点击Startsimulation

得响应曲线，改变参数时间常数（T）,放大系数

（K）,观测响应曲线变化。

在单容有自平衡（惯性环节）的对象参数不变时,

改变纯延迟（t）,观测响应曲线变化

Delayl

打开Simulink窗口，构造一个单容无自平衡（积

分环节）对象模型，改变参数T的值，观测响应曲线

变化。

Transport

Delay

TransferFcn1

在单容无自平衡（积分环节）对象参数不变时，改

变纯延迟（t）,观测响应曲线变化

打开Simulink窗口，构造一个多容（双容）有自平衡

（W（s）=）,改变参数T、K、T的值，观测响应曲线

变化。

StepTransferFenTransport

Delay

打开Simulink窗口，构造一个多容（三容）无自平衡

（W（s尸）,改变参数T、K、T的值，观测响应曲线

变化。

Delayl

五、实验结果记录及分析：

画出以上项目中系统阶跃响应曲线图,

由图分析系统动态特性（组态王演示）

实验一调节器动作规律实验

一、实验目的：了解调节器参数对过程的影响，学习

运用MATLAB仿真软件

二、基本内容：运用MATLAB仿真软件构成P、PI、

PD、PID调节对象的数学模型，通过修改参数，作出

动态特性曲线。

三、需用仪器及工具：MATLAB仿真软件，计算机

1）四、实验环节：

2）进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS窗口

中MATLAB图标，启动MATLABo

3）点击MATLAB软件，进入Simulink工作环境。

在SimulinkLibraryBrowser（Simulink图书浏览器）

中，调出示波器模块、传递函数模块（惯性环节）、阶

跃信号。

构成纯比例调节器K（P）=对象模型，并设立模型

参数，点击Startsimulation得响应曲线，改变比

例带（8）参数，观测响应曲线变化。

5）构成比例积分调节器PI（比例环节K+积分环

节）对象模型，并设立模型参数，点击

Startsimulation得响应曲线,改变比例带（3）、

积分时间（）参数，观测响应曲线变化。

TransferFen

6）构成比例积分微分调节器PID（比例环节K+积分环

节+微分环节)对象模型，并设立模型参数，点击

Startsimulation得响应曲线，改变比例带(3)、

积分时间()、微分时间()参数，观测响应曲线

变化。

TranslerFcn1

•调节器

(D比例调节器

(P)：积分系数Ki增益模块和微分系数Kd增益

模块中的增益值Gain均设为0,此时调节器为比

例调节规律，其传递函数为：

式中：一一比例带；

Kp----比例系数(K,=l/S)。

(2)比例积分调节器(PI):微分系数Kd增益模块中

的增益值Gain设为0,此时调节器为比例积分

调节规律，其传递函数为：

%(s)="+pS+《

式中：——积分时间；

K；---积分系数((=1/1)。

(3)比例积分微分调节器

(PID):此时调节器为比例积分微分调节规律，

其传递函数为：

%⑻4+力心

式中：----微分时间；

Kd----微分系数(KH)。

五、实验结果记录及分析：

画出以上项目中系统阶跃响应曲线图，由图分析系统

动态特性

附：1、PID调节器叠加作用效果图

2•各环节响应曲线

实验四单回路控制系统的整定

一、实验目的：

1.了解被控对象的特性对控制系统控制品质的影响。

2.掌握不同调节规律的调节器（P、PI、PID）对控制系统控制品质的影响。

3.熟悉MATLAB软件中Simulink工具箱的使用方法及在控制系统设计仿真中的

应用。

4.掌握单回路控制系统中不同调节规律的调节器的参数整定方法。

二、基本内容：本实验运用MATLAB软件中Simulink工具箱中的

功能模块组成具有不同调节规律的单回路控制系统，并对其进行仿

真研究，控制系统方框图如下图所示

三、需用仪器及工具：MATLAB仿真软件，计算机

1）四、实验环节：

2）进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS窗口中MATLAB图标，启动

MATLABo

3）点击MATLAB软件，进入Simulink工作环境。

在SimulinkLibraryB『owser（Simulink图书浏览器）中,调出示波器模块、传递函

数模块（惯性环节）、阶跃信号。

构成单回路对象模型，并设立模型参数，点击Startsimulation得响应曲线,

改变PI调节器参数（改变比例带（6）、积分时间（）），观测响应曲线变化.

调整调节器参数，使曲线达成合适过程。

Gain

鼠标反键1>Format1>Flipblock

H

PIDControllerSimulinkExaresc=C>AdditionalLinear

5）有扰动信号下的单回路控制系统仿真

•被控对象

在图1-17所示的单回路控制系统中，由三

4^一阶惯性环节仿真模块(TransferFen1-TransferFcn3)串联组成一个三阶惯

性被控对象，其传递函数为：

W(s)=----------r

(205+1)

•内扰

•在图1-17所示的单回路控制系统中，采用阶跃信号输出模块作为内扰的扰

动源，在阶跃信号瑜出模块(Slep)的参数设立对话框中，可以设立内扰发生

的时间和幅值。

•外扰

在图1—17所示的单回路控制系统中，

采用阶跃信号输出模块作为外扰的扰动源，并采用三个一阶惯性环节仿真模块

串联组成具有三阶惯性的外扰通道，其传递函数为：

叱($)二——'-r

八'(30s+iy

四、实验规定

1.在MATLAB软件的Simulink工具箱中，打开一个Simulink控制系统仿真界面,

在其中建立如图1—17所示的单回路控制系统方框图。

2、在图1—17所示的单回路控制系统中，采用理论计算法对比例调节器(P)的比

例带和比例系数进行计算。

3、在图1—7所示的单回路控制系统中，采用书中介绍的实验整定方法对比例积

分调节器(PD和比例积分微分调节器(PID)的各参数进行整定，并通过仿真曲线

分析调节器参数对控制系统控制品质的影响。

4.通过仿真曲线分析内、外扰动对控制系统控制品质和调节过程的影响。

五、实验结果记录及分析：

附:控制工程的几种形式

输入信号

单位阶跃响应

0.49•--------------—-----

O250500

(b)

控制过程的几种基本形式

(a)发散振荡；(b)等蝠振荡；

(c)衰减振荡；(d)单调过程

实验五串级控制系统实验

一、实验目的

了解调节器参数对过程的影响，学习运用MATLAB软件。

二、基本内容

运用MATLAB构成多回路调节对象的数字模型；通过对参数的修改作出动态特

性曲线。

三、需用仪器及工具

MATLAB仿真机，计算机

四、实验环节

(1)进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS中的MATLAB图标启动

MATLAB

(2)点击MATLAB进入SIMULINK工作环境

(3)在SIMULINKLIBRARYBROWER中调出模块，(示波器，传递函数，惯

性环节)阶跃信号。

(4)构成串级多回路对象模型，设立模型参数，点击STARTSIMULATION

得响应曲线，改变主、副调节器参数，观测曲线变化。

1、(注：被控对象传递函数的特性参数分析见课本P79)

2、副调:P、PD

3、主调：PI、PID

1）调节环节：

调节内回路控制器，使其得到率减曲线曲线，并有效消除内扰的影响

2）在整定主回路控制器

中二0.75时，内回路整定效果图中二0.9时，串级整定效果图

五、实验结果记录及分析

1、Tl=（3-10）T2（T1.T2分别为主、副回路的时间常数），若T1/T2F时,

容易产生“共振效应”，要尽量避免.

2、请举例分析单回路、串级控制系统的不同峙点

通过度析可知：副控制器具有“粗调”的作用，而主控制器具有“细调”的作用,

两者互相配合，控制质量必然高于单回路控制系统。

附：

实验六前馈一一反馈控制系统实验

一、实验目的

了解调节器参数对过程的影响，理解前馈通道的引入对控制系统的作用,

学习运用MATLAB软件。

二、基本内容

1.运用MATLAB仿真软件构成前馈控制系统的数学模型，通过修改参数,

作出动态特性曲线。

2、运用MATLAB仿真软件构成前馈一反馈控制系统的数学模型，通过

修改参数，作出动态特性曲线。

三、需用仪器及工具:MATLAB仿真软件，计算机

四、实验环节

1）进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS窗口中MATLAB图标，启动

MATLABo

点击MATLAB软件，进入Simulink工作环境。

3）在SimulinkLibraryBrowser（Simulink图书浏览器）中，调出示波器模块、传递

函数模块（惯性环节）、阶跃信号。

4）构成前馈控制系统对象模型，设立参数，点击startsimulation得响应曲线，改

变调节器的参数，观测曲线变化，使曲线达成合适的过程。

5）前馈控制器的特性是由对象干扰通道和控制通道的特性拟定的，要想获得完

全补偿，就必须精确知道上述两通道的特性。由于工业对象的特性极为复杂，导

致了前馈控制作用形式颇多。但从工业应用的角度看一，总是力求控制仪表具有一

定的通用时间，以利于设计、运营和维护。

许多工业对象都具有非周期与过阻尼的特性，因此可以用一阶或二阶，必要

时串联一个纯滞后环节来近似。假如：

控制通道的特性为:

取⑸=

7]S+1

扰动通道的特性为:也⑸=勺efS

f5S+1=%

则前馈调节器模型为：叼的=K/S+L-F

T>S十1=?2f

五、记录实验结果及分析

实验七单冲量给水控制系统的整定

一、实验目的：了解调节器参数对过程的影响，学习运用MATLAB

仿真软件，构成给水调节对象的数学模型，通过修改参数，作出动态

特性曲线。

二、基本原理：运用MATLAB仿真软件构成给水调节对象的数学模

型，通过修改参数，测试在蒸汽量D和给水量W扰动下的动态特性

曲线。

三、需用仪器及工具：MATLAB仿真软件，计算机

四、实验环节；

运用MATLAB软件构建如图给水控制对象的模型。

Td./1

zhengqi——

1—►+Hd

图5-1给水控制对象的模型

运用MATLAR软件构建如图给水捽制对象的模型°

图5-1给水控制对象的模型

对象特性的实验

（一）给水流量W扰动下，水位变化特性（内扰特性）

I.按图5-2所设立的参数构建给水控制对象模型，加给水流量阶跃扰动。

双击D阶跃模块，在弹出的模块属性窗口中设定D的阶跃幅值为0；双击W阶跃模块,

在弹出的模块属性窗口中设定W的阶跃幅值为1。

SteplTransferFcn2

图5-2实际给水控制对象的噗型

2.系统的仿真（方法、环节同实训二）

（1）设立仿真参数

（2）运营仿真

3.仿真结果记录及分析。

双击模块，弹出仿真变化曲线窗口，在该窗口可观测仿真变化过程及结果。

4.分别改变放大倍数Kw三次，比较仿真曲线的变化，分析Kw变化时对输出信号的影

响。（为便于比较，可建立如图5-3所示仿真模型）

图5-3Kw参数变化的比较模型

5.分别改变惯性时间常数Tw三次，比较仿真曲线的变化，分析Tw变化时对输出信号

的影响。

geishui2

图5-4Tw参数变化的比较模型

（-）蒸汽流量D扰动下，水位变化特性（外扰特性）

I.按图5-2所设立的参数构建给水控制对象模型，加蒸汽流量阶跃扰动。

双击D阶跃模块，在弹出的模块属性窗口中设定D的阶跃幅值为1；双击W阶跃模块，在

弹出的模块属性窗口中设定W的阶跃幅值为Oo

Scope

$珈1TransferFcn2

2.系统的仿真（方法、环节同实训二）

（1）设立仿真参数

（2）运营仿真

3.仿真结果记录及分析。

双击模块，弹出仿真变化曲线窗口，在该窗口可观测仿真变化过程及结果。

4.分别改变放大倍数Kd三次，比较仿真曲线的变化，分析Kd变化时对输出信号的影

响。（为便于比较，可建立如图5-5所示仿真模型）

O

Scope2

图5-5Kd参数变化的比较模型

5.分别改变惯性时间常数Td三次，比较仿真曲线的变化，分析Td变化时对输出信号的

影响。

zhengqil

D

zhengqi3

zhengqi5

图5-6Td参数变化的比较模型

6.分别改变积分时间常数Ti三次，比较仿真曲线的变化、分析Ti变化时对输出信号的影响。

图5-7Ti参数变化的比较模型

（一）单冲量给水控制系统仿真

1）分别绘出在D.W扰动下的调节对象的动态特性:

在D扰动下，调节对象动态特性曲线

在W扰动下，调节对象动态特性曲线

Gainl

在D.W扰动下，改变调节器PID参数，到合适的参数，并观测响应曲线的变化

Gain

五、实验结果记录及分析:

实验八单级三冲量给水控制系统的整定

一、实验目的：了解调节器参数对过程的影响，学习运用MATLAB

仿真软件，构成单级三冲量给水控制系统的的数学模型，通过修改

参数，作出动态特性曲线。

二、基本原理：运用MATLAB仿真软件构成单级三冲量给水控制系

统的数学模型，通过修改参数，测试在蒸汽量D、给水量W、汽包水

位H扰动下的动态特性曲线。

三、需用仪器及工具：MATLAB仿真软件，计算机

1）四、实验环节：

2）进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS窗口中MATLAB图标，启

动MATLABo

3）点击MATLAB软件，进入Simulink工作环境。

4）®SimulinkLibraryBrowser（Simulink图书浏览器）中，调出示波器模块、

传递函数模块（惯性环节）、阶跃信号。

构成单级三冲量给谁控制系统对象模型，并设立模型参数，点击StartSimulation

得响应曲线:

•在蒸汽量D扰动下，调节对象动态特性曲线

•在给水量W扰动下，调节对象动态特性曲线

•在汽包水位H扰动下，调节对象动态特性曲线

在蒸汽量D、给水量W、汽包水位H扰动下，改变调节器PID参数，到合适的参

数，并观测响应曲线的变化

（-）给水流量W扰动下，水位变化特性（内扰特性）

1.按图8-2所设立的参数构建单级三冲量给水系统的仿真模型（为便于比较PID

参数变化对调节过程的影响，设立了两组相同控制系统模型），对两组控制系统

加相同的给水流量单位阶跃扰动。

双击WD阶跃模块，在弹出的模块属性窗口中设定WD的阶跃幅值为0；双击W

阶跃模块，在弹出的模块属性窗口中设定W的阶跃幅值为1。

Stepl

图8-2实际给水控制对象的模型

2.系统的仿真（方法、环节同实训二）

（1）设立仿真参数

（2）运营仿真

3.仿真调试

本实验采用工程整定方法进行调节器参数整定，具体环节见实训五。

4.仿真结果记录及分析。

（1）分别改变比例系数Kp,比较仿真曲线的变化，分析Kp变化时对水位

信号的影响。

（2）分别积分系数Ki,比较仿真曲线的变化，分析Ki变化时对输出信号的

影响。

（二）蒸汽流量D扰动下，水位变化特性（外扰特性）

1.按图8-2所设立的参数构建单级三冲量给水系统的仿真模型（为便于比较PID参数

变化对调节过程的影响，设立了两组相同控制系统模型），对两组控制系统加相同的蒸汽流

量单位阶跃扰动。

Stepl

Scopel

双击D阶跃模块，在弹出的模块属性窗口中设定D的阶跃幅值为1；双击W阶跃模块,

在弹出的模块属性窗口中设定W的阶跃幅值为0。

2.仿真结果记录及分析。

（1）分别改变比例系数Kp,比较仿真曲线的变化，分析Kp变化时对水位信号的影响。

（2）分别枳分系数Ki,比较仿真曲线的变化，分析Ki变化时对输出信号的影响。

（三）定值扰动

1.改变水位定值信号（双击定值H。阶跃模块，在弹出的模块属性窗口中改变H。的幅

值；D和W阶跃阶跃幅值设为0）。

2.仿真调试

3.仿真结果记录及分析。

（I）分别改变比例系数Kp.比较仿直曲线的变化，分析Kp变化时对水位信号的影响。

（2）分别枳分系数Ki,比较仿真曲线的变化，分析Ki变化时对输出信号的影响。

五、思考题

1.用响应曲线法整定给水对象时调节器参数，并与实验结果进行比较。

2.比较内扰时（调节器分别为P.PLPID调节）,水位变化特性.分析不同调节作用对系

统性能指标（最大动态偏差、调节过程时间、静态偏差）的影响。

3.比较内扰（调节器P、PD,定值扰（调节器P、PI）时，水位变化特性。分析不同扰动

下，水位变化特性的特点。

五、实验结果记录及分析:

实验九过热汽温串级控制系统仿真实验

一、实验目的

1.了解过热汽温串级控制系统的结构组成。

2.掌握过热汽温串级控制系统的性能特点。

3.掌握串级控制系统调节器参数的实验整定方法。

4.分析不同负荷下被控对象参数变化对控制系统控制品质的影响。

二、实验原理

本实验以某300MW机组配套锅炉的过热汽温串级控制系统为例,

其原理结构图如下图所示：

喷水

过热器减温瞄过热器

图3-1过热汽温串级控制系统原理结构图

由上图，可得过热汽温串级控制系统的方框图如下：

图3—2过热汽温串级控制系统方框图

・主调节器

在图3-2所示的过热汽温串级控制系统中主调节器叫/s）采用比例积分微

分（PID）

调节器，其传递函数为：

I（J）1

W.（.v）=-1+—4-7；^=KHKQ

gITiXs}s

式中：一一主调节器比例系数（）；

一一主调节器积分系数（='/T消、）；

KJ1——主调节器微分系数（K,“=&/4）□

•副调节器

在图3-2所示的过热汽温串级控制系统中副

调节器采用比例（P）调节器，其传递函数为：

明2（S）=/=Kp2

式中：一一副调节器比例系数（）。

•导前区对象

在图3—2所示的过热汽温串级控制系统中导前区对象在50%和100%负荷下

的传递函数分别为：

（1）50%负荷下导前区对象传递函数：

•（2）100%负荷下导前区对象传递函数：

•惰性区对象

在图3—2所示的过热汽温串级控制系统中惰性区对象在50%和100%负荷下

的传递函数分别为：

（1）5（）%负荷下惰性区对象传递函数：

（2）100%负荷下惰性区对象传递函数：

三、实验环节

1.在MATLAB软件的Simulink工具箱中，打开一个Simulink控制系统仿真界面,

根据图3-2所示的过热汽温串级控制系统方框图建立仿真组态图如下：

图3—3过热汽温串级控制系统仿真组态图

•惰性区对象传递函数模块的建立

惰性区对象传递函数为三阶惯性环节，在组态图中采用建立子模块的方式建立

惰性

区对象传递函数模块。在Simulink控制系统仿真界面中将3个一

阶惯性环节仿真模块串联构成惰性区对象传递函数，如下图所示：

TransferFcn1TransferFcn2TransferFcn3

图3—4惰性区对象传递函数

拖动鼠标将上图所示串联在•起的3个•阶惯性环节仿真模块选中，并将鼠标放

在选中的模块上点击右键，在弹出的菜单中选择CreateSubsystem（建立子模块）

命令，即可建立一个名为“Subsystem”的子模块，如下图所示：

Subsystem

图3—5惰性区对象传递函数模块的建立

“Subsystem”子模块即为图3—3所示过热汽温串级控制系统

仿真组态图中的惰性区对象传递函数模块Whs)。双击“Subsystem”了,模块，可

以打开如图3-6所示的窗口，在其中可以对各环节的参数进行修改。

图3—6"Subsystem”子模块窗口

•2.将图3—3所示过热汽温串级控制系统仿真组态图中导前区对象传递函数

W2(s)和惰性区对象传递函数Wl(s)设为100%负荷下的传递函数：

・100%负荷下惰性区对象传递函数：

100%负荷下导前区对象传递函数：

对过热汽温串级控制系统的参数进行整定的环节如下：

(1)副调节器参数的整定

将图3—3所示过热汽温串级控制系统仿真组态图中主回路反馈系数rl设为0(即

断开主回路的反馈)，同时令主调节器的比例系数Kpl=l,积分系数Kil=0,微

分系数Kdl=()。将阶跃信号输出模块(Step)的终值(Finalvalue)设为过热蒸

汽温度的稳态值535℃,仿真时间设为100s,逐渐增长副调节器的比例系数Kp2,

在响应曲线显示器Scopel中观测温度t2的变化，使温度t2尽快达成稳定，并尽

量接近稳态值535C,此时的比例系数Kp2即为副调节器的比例系数。

(2)主调节器参数的整定

•将图3-3所示过热汽温串级控制系统仿真组态图中主回路反馈系数ri改为

1(即将主回路反馈投入)，副调节器的比例系数Kp2保持上一步的整定参

数不变，仿真时间设为1000s,逐渐增长主调节器的比例系数Kpl,在响应曲

线显示器Scope中观测温度11的变化，直至响应曲线出现等幅振荡，记下此

时的比例系数Kpl,取倒数即为临界比例带，同时通过响应曲线估兑出振

荡周期，带入以不公式即可以计算主调节器的各参数：

•主调节器比例系数：

主调节器积分系数：、主调节器微分系数：

3、完毕过热汽温串级控制系统的参数整定后，在500s时加入减温水扰动，即将

阶跃信号输出模块(Stepl)的响应时间(Steptime)设为500,终值(Finalvalue)

设为1000,仿真后在响应曲线显示器Scope中观测减温水量增长后对过热蒸汽温

度tl的影响。

・4.将图3-3所示过热汽温串级控制系统仿真组态图中导前区对象传递函数

W'2(s)和惰性区对象传递函数W1(s)改为50%负荷下的传递函数：

•5()%负荷下惰性区对象传递函数：

50%负荷下导前区对象传递函数：

一方面保持主、副调节器参数不变，通过仿真曲线分析被控对象参数变化后对控

制系统控制品质的影响，然后按环节2重新对主、副调节器参数进行整定。

实验十导前微分汽温控制系统的整定

一、实验目的：了解调节器参数对过程的影响，学习运用MATLAB

仿真软件，构成串级汽温控制系统的的数学模型，通过修改参数,作

出动态特性曲线。

二、基本原理：运用MATLAB仿真软件构成串级汽温控制系统的数

学模型，通过修改参数，测试在内扰、外扰动下的动态特性曲线。

三、需用仪器及工具：MATLAB仿真软件，计算机

四、实验环节

1）进入WINDOWS操作系统，点击WINDOWS窗口中MATLAB图标，启

动MATLABo

2）点击MATLAB软件，进入Simulink工作环境。

3）在SimulinkLibraryBrowser（Simulink图书浏览器）中，调出示波器模块、传递

函数模块（惯性环节）、阶跃信号。

4）构成串级汽温控制系统对象模型，并设立模型参数，点击Startsimulation

得响应曲线。

五、实验结果记录及分析：

六、试分析导前微分控制系统与串级控制系统的异同?

附表：

MATLAB工具箱简介

一、Simulink工具箱简介

LSimulink工具箱的启动与重要模块介绍

启动MATLAB软件，在主程序窗口中点击“Simulink按钮”，可以打开

Simulink工具箱的主窗口，如下图所示：

L玲&II

图1一1MATLAB主程序窗口

SJL・LUJLJLJCIJLLAbraHy回叵区

在Simulink工具箱的主窗口中点击“新建按钮”，可以打开一个未命名的

Simulink控制系统仿真界面，在界面中可以如图1—3所示：

图1-3未命名的Simulink控制系统仿真界面

•在上图所示的界面中可以根据需要，使用Simulink工具箱中的各功能模块组

成控制系统方框图，对控制系统进行仿真研究。本次实验中用到的重要功能

模块如下：

•增益模块(Gain)

在图1―2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Math

Operations功

能模块组，会在窗口右边出现相应的各功能模块，用鼠标选择其中

的增益模块(Gain)并按住左键将其拖到图1―3所示的Simulink控制系统仿真

界面中，即可以得到一个增益模块(Gain)o单击增益模块(Gain)下方的模块

名称“Gain”，可以对其名称进行修改，双击增益模块(Gain),可以打开增益

模块(Gain)的参数设立对话框如下图所示：

图1—4增益模块（Gain）参数设立对话框

•增益模块（Gain）的功能为将输入值与增益值相乘，并将乘积输出，在对话

框中可以对增益值Gain进行修改。

•加（减）法模块（Sum）

在图1―2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击

MathOperations功能模块组，会在窗口右边出现相应的各功能模块，用鼠标选择

其中的加（减）法模块（Sum）并按住左键将其拖到图1―3所示的Simulink控

制系统仿真界面中，即可以得到一个加（减）法模块（Sum）o双击加（减）法模

块（Sum）,可以打开加（减）法模块（Sum）的参数设立对话框如下图所示：

模块形状

___________）

it泊依a

a1-5加（减）法模块（Sum）参数设立对话框

•加（减）法模块（Sum）的功能为对两个输入数值进行加（减）法运算，并

将〃算结果输出。此模块在初始状态下对两个输入值进行加法运算，在参数

设立对话框中把第二个“+”改为“一”，可以把模块切换到减法运算。在运

算符号框中增长新的“+”或“一”，可以使加(减)法模块(Sum)对多个

输入值进行运算。

•通过参数设立对话框中的模块形状下拉菜单，可以将加(减)法模块(Sum)

的形状由默认的圆形改为矩形。

•积分运算模块(Integrator)

在图1—2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击

Continuous功能模

•块组，会在窗口右边出现相应的各功能模块，用鼠标选择其中的积分运算模

块(Integrator)并按住左键将其拖到图1一3所示的Simulink控制系统仿真

界面中，即可以得到一个积分运算模块(Integrator),其功能为对输入值进

行积分运算，并将计算结果输出。

・微分运算模块(Derivative)

在图1—2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击

Continuous功能模

•块组，会在窗口右边出现相应的各功能模块，用鼠标选择其中的微分运算模

块(Derivative)并按住左键将其拖到图1—3所示的Simulink控制系统仿真

界面中，即可以得到一个微分运算模块(Derivative),其功能为对输入值进

行微分运算，并将计算结果输出。

•一阶惯性环节仿真模块(TransferFen)

在图1―2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击

Continuous功能模

块组，会在窗口右边出现相应的各功能模块，用鼠标选择其中

的一阶惯性环节仿真模块(TransferFen)并按住左键将其拖到图1―3所示的

Simulink控制系统仿真界面中，即可以得到一个一阶惯性环节仿真模块(Transfer

Fcn)o双击一阶惯性环节仿真模块(TransferFen),可以打开其参数设立对话框

如下图所示：

LTJFunctionBlockParasctcrs:Trans£erFenX

分母多项式

图1一6一阶惯性环节仿真模块(TransferFen)参数设立对话框

在参数设立对话框中，放大系数矩阵

中的数俏代表模块传谟函数分子项的放大系数：分母多项式系数矩阵中第一个元

素代表模块传递函数分母中S项的系数，第二个元素代表分母中的常数项，如将

放大系数矩阵改为@5],将分