第七章 Simulink仿真.ppt

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. 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0 Integrator1初始状态为1 创建Simulink仿真系统模型步骤如下： (1) 将Sources模块库中Signal Generator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。Signal Generator模块，Wave form设置为square，Amplitude设置为25；State-Space模块，Parameters A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，Initial conditions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，Stop time设置为2秒。 作业： 请借助Simulink工具完成下面动力学系统仿真 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/Subsystem model Referecence/Create Subsystem from Selection命令，或者单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Create Subsystem from Selection命令，子系统建立。 通过Subsystem模块创建子系统，可以按照下面步骤： (1) 打开Simulink模块库，将Ports Sybsystems模块库中Subsystem模块拖入模型窗口； (2) 双击Subsystem模块，打开Subsystem窗口； (3) 把要组合的模块拖入Subsystem窗口内，然后在窗口中加入Inport模块表示从子系统外部到内部的输入，加入Output模块表示从子系统内部到外部的输出，把这些模块按顺序连接起来，子系统建立。 例7.9 PID控制器是在自动控制中经常使用的模块，在工程应用中其标准的数字模型为 其中采用了一阶环节来近似纯微分动作，为保证有良好的微分近似的效果，一般选 。试建立PID控制器的模型并建立子系统。 借助Simulink创建PID控制器模型步骤如下： (1) 将Sources模块库中In1模块拖入模型窗口；将Sinks模块库中Out1模块拖入模型窗口；将Math Operations模块库中Grain模块和Add模块拖入模型窗口；将Continuous模块库中2个Transfer Fcn模块拖入模型窗口。 (2) 连线，设置各个模块属性。Gain模块，Gain属性设置为Kp；Transfer Fcn模块，Parameters中Denominator coefficients设置为[Ti 0]；Transfer Fcn1模块，Parameters中Numerator coefficients设置为[Td 0]，Denominator coefficients设置为[Td/N 1]；Add模块，List of signs设置为+++。 创建子系统有两种方法，方法一步骤如下： (1) 按住shift键，通过鼠标选中Gain模块、Transfer Fcn模块、Transfer Fcn1模块和Add模块； (2) 单击鼠标右键打开悬挂菜单，选中Create subsystem from selection命令，子系统建立；也可以借助快捷键ctrl+G创建子系统。 方法二步骤如下： (1) 将Ports Subsystems模块库中拖入建模窗口； (2) 双击Subsystem模块，打开子系统窗口； (3) 将Math Operations模块库中Grain模块和Add模块拖入模型窗口；将Continuous模块库中2个Transfer Fcn模块拖入模型窗口； (4) 连线，设置各个模块属性。Gain模块，Gain属性设置为Kp；Transfer Fcn模块，Parameters中Denominator coefficients设置为[Ti 0]；Transfer Fcn1模块，Parameters中Numerato