MATLAB應(yīng)用仿真

1、MATLAB應(yīng)用仿真 姓名：張雄英 學(xué)號(hào):201140078 班級(jí)：自動(dòng)化1101 利用simulink對質(zhì)量彈簧阻尼器系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究一、 課題目的1熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模塊的使用方法。2通過觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號(hào)作用下的動(dòng)態(tài)特性，加深對各典型環(huán)節(jié)響應(yīng)曲線的理解。3定性了解各參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)特性的影響。二、 課題要求如圖所示胡質(zhì)量彈簧-阻尼器系統(tǒng)。當(dāng)質(zhì)量系數(shù)m=1,彈簧剛性系數(shù)k=4時(shí)，為了始系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)不發(fā)生振蕩，阻尼系數(shù)f(0=f=10)應(yīng)在什么范圍內(nèi)取值？利用Simulink對上述系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。三、 課題內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)圖形如下：

2、如圖所示的質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)。當(dāng)質(zhì)量系數(shù)m=1，彈簧鋼性系數(shù)K=4時(shí)，為了使系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)不發(fā)生震蕩，阻尼系數(shù)應(yīng)在什么范圍內(nèi)取值。 2.圖中r(t)是外力，y(t)是質(zhì)量塊的位移，k是彈簧的彈性系數(shù)，m是質(zhì)量塊的質(zhì)量，f是粘滯摩擦系數(shù)。系統(tǒng)中，假設(shè)摩擦力與質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)的速度成正比。根據(jù)牛頓第二定律，該系統(tǒng)在外力r(t)的作用下，當(dāng)?shù)匦〉膹椈衫y(t)和阻尼器的阻力時(shí)，是質(zhì)量塊產(chǎn)生了加速度。于是得到r(t)與質(zhì)量塊位移y(t)之間的微分方程模型為：式是一個(gè)二階線性常微分方程對上式進(jìn)行拉普拉氏變換得到：即可以得到：3、 建立數(shù)學(xué)模型：這是一個(gè)二階常微分方程，為了后續(xù)步驟的需要，將他轉(zhuǎn)換為狀

3、態(tài)方程和輸出方程：采用數(shù)值積分發(fā)的歐拉公式，可以得到離散狀態(tài)方程及輸出方程：4.采用matlab編程，文件名為zhangxiongying201140078.m 。程序如下：m=4;k=1;%質(zhì)量系數(shù)m值，彈簧鋼性系數(shù)k值f=input(請輸入阻尼系數(shù)f:);%從鍵盤輸入阻尼系數(shù)f值t=0;T=0.01;%設(shè)置時(shí)間t課仿真步T的初值A(chǔ)=0 1;-k/m -f/m;%計(jì)算狀態(tài)方程矩陣B=0 1/m;tmax=10;%置仿真總時(shí)間tmax的初值x=0,0;%置狀態(tài)變量初值，其中x(i)代表xi(0)Y=0;%Y為N*1陣，記錄輸出y，初值時(shí)為1*1陣，N為總步數(shù)H=t;%H為N*1陣，記錄時(shí)間t，出至?xí)r為1*1陣while(ttmax) xs=x+(A*x+B)*T;%計(jì)算離散狀態(tài)方程 y=xs(1);%計(jì)算離散輸出方程 t=t+T;Y=Y,y;H=H;t;%記錄y和t的值，這時(shí)Y陣和T陣均增加一行 x=xs;endplot(H,Y);%繪制輸出曲線grid;%在“坐標(biāo)紙”上畫小方格四、 結(jié)果分析1.Matlab仿真如下：不同阻尼系數(shù)下的