控制系统CAD与仿真实验指导书 - 图文

Sinks功能块没有输出点，因此它仅有一个输入点。系统的仿真方块图见图6-3。

图6-3 系统的仿真方块图

7．SIMULINK仿真的运行

构建好一个系统的模型之后，接下来的事情就是运行模型，得出仿真结果。运行一个仿真的完整过程分成三个步骤：设置仿真参数、启动仿真和仿真结果分析。 （1）设置仿真参数和选择解法器

设置仿真参数和选择解法器，选择Simulation菜单下的Parameters命令，就会弹出一个仿真参数对话框，它主要用三个页面来管理仿真的参数。

I．. Solver页，它允许用户设置仿真的开始和结束时间，选择解法器，说明解法器参数及选择一些输出选项。

★ 仿真时间：注意这里的时间概念与真实的时间并不一样，只是计算机仿真中对时间的一种表示，比如10秒的仿真时间，如果采样步长定为0.1，则需要执行100步，若把步长减小，则采样点数增加，那么实际的执行时间就会增加。一般仿真开始时间设为0，而结束时间视不同的因素而选择。总的说来，执行一次仿真要

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耗费的时间依赖于很多因素，包括模型的复杂程度、解法器及其步长的选择、计算机时钟的速度等等。

★ 仿真步长模式：用户在Type后面的第一个下拉选项框中指定仿真的步长选取方式，可供选择的有Variable-step（变步长）和Fixed-step（固定步长）方式。变步长模式可以在仿真的过程中改变步长，提供误差控制和过零检测。固定步长模式在仿真过程中提供固定的步长，不提供误差控制和过零检测。用户还可以在第二个下拉选项框中选择对应模式下仿真所采用

II.。 Workspace I/O页，作用是管理模型从MATLAB工作空间的输入和对它的输出。

III．.Diagnostics页，允许用户选择Simulink在仿真中显示的警告信息的等级。 （2）、启动仿真

I．设置仿真参数和选择解法器之后，就可以启动仿真而运行。

选择Simulink菜单下的start选项来启动仿真，如果模型中有些参数没有定义，则会出现错误信息提示框。如果一切设置无误，则开始仿真运行，结束时系统会发出一鸣叫声。

II．除了直接在SIMULINK环境下启动仿真外，还可以在MATLAB命令窗口中通过函数进行，格式如下：

[t,x,y]=sim(‘模型文件名’,[to tf],simset(‘参数1’,参数值1,‘参数2’,参数值2, …)) 其中to为仿真起始时间，tf为仿真终止时间。[t,x,y]为返回值，t为返回的时间向量值，x为返回的状态值，y为返回的输出向量值。simset定义了仿真参数，包括以下一些主要参数：

AbsTol：默认值为1e-6设定绝对误差范围。

Decimation：默认值为1，决定隔多少个点返回状态和输出值。 Solver：解法器的选择。

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最后一步是仿真(Simulation),可以通过选择仿真菜单(Simulation Menu)执行仿真命令。有两个可以供选择的项：Start（开始执行）与Parameters（参数选择）。在参数选择中，可以有几种积分算法供选择。对于线性系统，可以选择Linsim算法。对应项分别输入如下参数：

Start Time 0 （开始时间） Stop Time 9.9 （停止时间）

Rilative Error 0.001 （积分一步的相对误差） Minimum Step Size 0.1 （最小步长） Maximum Step Size 0.1 （最大步长）

在Return Variable方框中，还可以输入要返回的变量参数。如在此方框中填入t, 在仿真之后可以在MATLAB工作空间中得到两个变量, 即t与y。参数选择完毕后，关闭该窗口。

此时，你可以选择Start启动仿真程序，在仿真结束时，计算机会用声音给予提示。 阶跃响应图如图6-4所示。

图6-4 阶跃响应图

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练习6-1 在SIMULINK环境下，作T1、T2、T3系统的阶跃响应；

T1?

2s2?2s?2T2?4s?2s2?2s?2T3?12s3?3s2?3s?1将T1、T2、T3系统的阶跃响应图在同一Scope中显示。

练习6-2典型二阶欠阻尼系统的传递函数为：

2?n2(?a??2)G(S)?2?222s?2??ns??ns?2?s?(?a??2) 极点位置：

S????j?式中：

????n;?a??n1??2;??cos(?)在SIMULINK环境下，作该系统在以下参数时的仿真： ①设ωa=1, σ=0.5,1,5 ,求阶跃响应，（用同一Scope显示）； ②设σ=1 , ωa=0.5,1,5 ，求阶跃响应在（用同一Scope显示）； ③设：

??12,?n?22,2,52求阶跃响应（用同一Scope显示）； ④设

?n?2??300450600求阶跃响应，（用同一Scope显示）；

阶跃响应的时间：0≤t≤10，阶跃信号幅值为+2V。分析参数变化（增加、减少与不变）对阶跃响应的影响。

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