实验四-SIMULINK仿真模型的建立及仿真.doc

实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一） 一、实验目的： 1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。 2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。 3、熟悉Simulink仿真模型的建立。 4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统仿真。 二、实验内容： 1、设计SIMULINK仿真模型。 2、建立SIMULINK结构图仿真模型。 3、了解各模块参数的设定。 4、了解示波器的使用方法。 5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。 例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x’(0)=0m/s，要求创建该系统的SIMULINK模型，并进行仿真运行。 步骤： 1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。 图一：SIMULINK模块浏览器 2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。 图二：已经复制进库模块的新建模型窗 3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。 4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再复制。 5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。如图三所示： 图三：已构建完成的新模型窗 6、根据理论数学模型设置模块参数： = 1 \* GB3 ① 设置增益模块Gain参数，双击模型窗重的增益模块Gain，引出如图四所示的参数设置窗，把Gain增益栏中默认数字改为2，单击[OK]键，完成设置； 图四：参数已经修改为2的Gain增益模块设置窗 = 2 \* GB3 ② 参照以上方法把Gain1增益模块的增益系数改为100； = 3 \* GB3 ③ 修改求和模块输入口的代数符号，双击求和模块，引出如图五所示的参数设置窗，把符号栏中的默认符号（++）修改成所需的代数符号（--），单击[OK]键，完成设置； 图五：改变输入口符号的求和模块参数设置窗 = 4 \* GB3 ④ 对积分模块Integrator1的初始状态进行设置：双击积分模块Integrator1，引出如图六所示的参数设置窗，把初始条件Initial condition栏中的默认0初始修改为题目给定的0.05，单击[OK]键，完成设置。 图六： 实现初始位移0.05设置的Integrator1设置窗 7、仿真运行参数采用默认解算器“ode45”、默认“变步长”和默认仿真终止时间10 8、把新建模型保存为exm070101.mdl 9、试运行，以便发现问题加以改善 = 1 \* GB3 ①双击Scope示波器模块，引出示波器显示窗，并使它不与exm070101模型窗重叠。 = 2 \* GB3 ②单击exm070101模型窗上的仿真启动键，使该模型运行，在示波器上呈现的运行结果可能如图七所示。 图七：坐标范围设置不当时的信号显示 = 3 \* GB3 ③单击Scope显示窗上的纵坐标范围自动设置图标，示波器显示窗改变为如图八所示。在显示窗中，可以看到位移x(t)的变化曲线，同时可以发现：纵坐标的适当范围大致在[-0.06，0.06]；仿真时间取[0,5]即可，显示曲线不够光滑。 图八：采用轴自动设置功能后的信号显示 10、据试运行结果，进行仿真参数的再设置 = 1 \* GB3 ①示波器纵坐标设置：用鼠标点击示波器的黑色显示屏，在弹出菜单中选择Axes Properties，引出纵坐标设置对话窗（如图九），把纵坐标的下限、上限分别设置为-0.06和0.06，点击[OK]键，完成设置； 图九：对显示屏的纵坐标范围进行设置 = 2 \* GB3 ②示波器时间显示范围的修改：单击示波器的参数设置图标，引出示波器参数设置窗（如图十）；在General卡片的Axes区的Time range栏中填写5或auto，点击[OK]键，完成设置； 图十：对示波器时间显示范围的设置 = 3 \* GB3 ③显示曲线的光滑化设置：选中exm070101模型窗的下拉菜单项Simulation\Configuration Parameters，引出仿真参数配置窗（如图十一）；再在该窗左侧的选择栏中，选中Data Import/Expo