第六講 SIMULINK仿真

1、第六講 SIMULINK仿真SIMULINK簡介SIMULINK是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進(jìn)行存取），進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。SIMULINK的模塊庫 contin

2、uous（連續(xù)模塊） discrete（離散模塊） function&tables（函數(shù)和平臺模塊） math（數(shù)學(xué)模塊） nonlinear（非線性模塊） signals&systems（信號和系統(tǒng)模塊） sinks（接收器模塊） sources（輸入源模塊） 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 比例環(huán)節(jié) 慣性環(huán)節(jié) 微分環(huán)節(jié) 它不可能單獨(dú)存在，它是與其它環(huán)節(jié)同時存在的 積分環(huán)節(jié) 振蕩環(huán)節(jié) 延時環(huán)節(jié)( )G sK=( )1kG sTs=+( )G sTs=1( )G sTs=221( )21G sT sTsx=+( )sG set-= 建立模型窗口 將功能模塊由模塊庫窗口復(fù)制到模型窗口 對模塊

3、進(jìn)行連接，從而構(gòu)成需要的系統(tǒng)模型 SIMULINK模型的建立及模型特點(diǎn)例題1某控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如右： 試在simulink環(huán)境下構(gòu)建系統(tǒng)的方框圖并對系統(tǒng)的單位負(fù)反饋階躍響應(yīng)進(jìn)行仿真。本例的求解分為以下幾步1進(jìn)入simulink環(huán)境 在MATLAB命令窗口中輸入simulink2進(jìn)入linear元件庫，構(gòu)建傳遞函數(shù)3進(jìn)入source元件庫，選取階躍函數(shù)4進(jìn)入sinks輸出方式元件庫，選擇輸出方式5連接各元件，構(gòu)成閉環(huán)傳遞函數(shù)并仿真。 231( )483sG ssss+=+例題2 對 進(jìn)行simulink仿真 按照上面的方法，先進(jìn)行拉氏變換，得到其傳遞函數(shù)為 另一思路 2xxu= -+1( )

4、2G ss=+與第一種方法得到的結(jié)果一致嗎？例題3 仿真模型另一種仿真思路仿真模型仿真結(jié)果連續(xù)系統(tǒng)模塊小結(jié) 增益，求和，微分，積分以及傳遞函數(shù)模塊常被用來模擬連續(xù)系統(tǒng)。 關(guān)于傳遞函數(shù)模塊的說明關(guān)于傳遞函數(shù)模塊無法適用具有初始條件情況的說明 傳遞函數(shù)定義為零初始條件下輸出的Laplace變換與輸入的Laplace變換之比。 根據(jù)拉氏變換定理對于上述動力學(xué)方程拉氏變換成立只有在零初始條件下才能成立。) 0 () 0 () 0 ()()() 0 () 0 ()()() 1(21222nnnnnnffsfssFsdttfdLfsfsFsdttfdL狀態(tài)空間模塊1110 10( )( )( )( )(

5、)( ) x tx tY tF tx tx tm km cm1nR狀態(tài)方程和輸出方程狀態(tài)方程和輸出方程 XAXBuYCXDu A- -系數(shù)矩陣系數(shù)矩陣 n nB- -控制矩陣控制矩陣 n rC- -輸出矩陣輸出矩陣 m nD- -直接傳遞矩陣直接傳遞矩陣 m r 式中式中, ,狀態(tài)空間表達(dá)式的系統(tǒng)方框圖狀態(tài)空間表達(dá)式的系統(tǒng)方框圖例題4例題5課堂練習(xí)-汽車車身和車輛二自由度系統(tǒng)的振動響應(yīng)車身質(zhì)量 懸架剛度 減振器阻尼系數(shù) 車輪質(zhì)量 輪胎剛度 阻尼器 大家知道，使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用，我們稱之為阻尼。而安置在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上的“特殊”構(gòu)件可以提供運(yùn)動的阻力，耗減運(yùn)動能量的裝置，我們稱為阻

6、尼器。 利用阻尼來吸能減震不是什么新技術(shù)，在航天、航空、軍工、槍炮、汽車等行業(yè)中早已應(yīng)用各種各樣的阻尼器(或減震器)來減振消能。從二十世紀(jì)七十年代后，人們開始逐步地把這些技術(shù)轉(zhuǎn)用到建筑、橋梁、鐵路等結(jié)構(gòu)工程中，其發(fā)展十分迅速。特別是有五十多年歷史的液壓粘滯阻尼器， 在美國被結(jié)構(gòu)工程界接受以前，經(jīng)歷了一個大量實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格審查，反復(fù)論證，特別是地震考驗(yàn)的漫長過程。液壓減震器的工作原理介紹 減震器主要有彈簧和阻尼器兩個部分組成，彈簧的作用主要是支撐車身重量，而阻尼器則是起到減少震動的作用。有了阻尼器，彈簧的壓縮和伸展就會變得緩慢，瞬間的多次彈跳合并為一次比較平緩的彈跳，一次大的彈跳減弱為一次小的彈跳，

7、從而起到減震的作用。液壓阻尼器利用液體在小孔中流過時所產(chǎn)生的阻力來達(dá)到減緩沖擊的效果。當(dāng)彈簧被壓縮，活塞向下運(yùn)行，活塞下部的空間變小，油液被擠壓后向上部流動；反之，油液向下部流動。不管油液向上還是向下流動，都要通過活塞上的閥孔。油液通過閥孔時遇到阻力，使活塞運(yùn)行變緩，沖擊的力量有一部分被油液吸收減緩了。 壓縮行程 伸張行程補(bǔ)充說明 活塞桿不斷地伸縮與油缸油封摩擦，油封被磨損到一定程度就開始漏油，減震器的壽命也就差不多到頭了。此時如果不更換，車就會彈跳得很厲害，有人會誤認(rèn)為減震器太硬，其實(shí)不然。 建立系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程2221221()()0m xc xxkxx+-+-=1 11221211()()()0m xc xxkxxk xq+-+-+-=其中q為路面不平激勵simulink仿真結(jié)果Scope1ScopeRandomNumber1/sIntegrator31/sIntegrator21/sIntegrator11/sIntegrator1/m1Gain4-1/m2Gain3k2Gain2cGain1k1GainAdd4Add3Add2Add1Addsimulink無法保存問題的解決 matlab7以后的版