simulink范例优秀word范文 22页Word格式.docx
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受力分析如图5
图4动平台4的受力分析
图5并联杆2的受力分析对直线电机滑块1:
受力分析如图6
图6直线电机滑块1的受力分析
对并联杆3:
受力分析如图7
图7并联杆3的受力分析二)闭环矢量运动方程(矢量图如图8)
图8闭环矢量图
矢量方程为:
R1+R2=R3+R4
将上述矢量方程分解为x和y方向,并分别对方程两边对时间t求两次导数得:
r1_dot_dot+r2*α2*S2+r2*w2^2*C2=r3*α3*S3+r3*w3^2*C3(12)r2*α2*C2-r2*w2^2*S2=r3*α3*C3-r3*w3^2*S3(13)三)质心加速度的矢量方程
矢量关系:
Ac3=Rc3_dot_dot
Ac4=R3_dot_dot+Rc4_dot_dot
Ac2=R3_dot_dot+R4_dot_dot+Rc2_dot_dot(_dot_dot表示对时间求两次导数)
将上述三个矢量方程分别分解为x和y方向,则它们等效为以下六个方程;
Ac3x=-rc3*w3^2*C3-rc3*α3*S3(14)Ac3y=-rc3*w3^2*S3+rc3*α3*C3(15)Ac4x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3(16)Ac4y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3(17)Ac2x=-r3*w3^2*C3-r3*α3*S3-rc2*w2^2*C2-rc2*α2*S2(18)Ac2y=-r3*w3^2*S3+r3*α3*C3-rc2*w2^2*S2+rc2*α2*C2(19)力未知量为:
F12x,F12y,F24x,F24y,F43x,F43y,F13x,F13y,Fy,Fm引入的加速度有:
α2,α3,r1_dot_dot,Ac3x,Ac3y,Ac4x,Ac4y,Ac2x,Ac2y
三、系统方程的组装
将所有19个方程组装成矩阵形式
01000?
1
?
10100?
rc2?
S2rc2?
C2?
S2?
C200?
01010?
000101?
0010?
1?
100000?
10000?
000010?
000001?
000r3?
C3r3?
S3?
000000?
00000?
0000000000000000000000000001001010000100000000000000
00?
I201X00000r2?
S2r2?
C2
0000000000?
I3?
r3?
S3r3?
C3rc3?
S3rc3?
C3
m1000010000000
m201X000000000100000
0?
m201X0?
000?
m40?
0000?
m4?
0m3000?
00m300?
100?
00010?
0000rc2?
S201X0rc2?
C201X0000000000000
0000
F12x?
F12y?
F24x?
F24y?
F43x?
p?
F43y?
F13x?
F13y?
Fy?
Fm?
2?
3?
w3^2?
C3?
r2?
w2^2?
r1?
Ac2x?
Ac2y?
rc3?
Ac3x?
?
Ac3y?
Ac4x?
Ac4y?
四、初始条件的设定
假设图3位置就是初始位置。
由于θ2+θ3=180度(3.14弧度),所以积分器初始值设为θ2=1,θ3=2.14,r1=1.5,其它积分器初始值均设为0。
五、机构的仿真及其结果
根据上述矩阵方程建立的m文件和simulink文件见附录。
仿真结果:
1、并联杆2的运动参数曲线如图10
篇二:
六个实战示例--自动控制理论--Simulink仿真
自动控制理论仿真实验指导书
目录
实验一典型环节的MATLAB仿真...........................................................................................................2
一、实验目的.........................................................................................................................................2
二、SIMULINK的使用........................................................................................................................2
三、实验原理.........................................................................................................................................3
四、实验内容.........................................................................................................................................5
五、实验报告.........................................................................................................................................5
六、预习要求.........................................................................................................................................5
实验二线性系统时域响应分析.................................................................................................................6
一、实验目的.........................................................................................................................................6
二、基础知识及MATLAB函数...........................................................................................................6
三、实验内容.......................................................................................................................................12
四、实验报告.......................................................................................................................................13
五、预习要求.......................................................................................................................................13
实验三线性系统的根轨迹.........................................................................................................................14
一、实验目的.......................................................................................................................................14
二、基础知识及MATLAB函数.........................................................................................................14
三、实验内容.......................................................................................................................................19
四、实验报告.......................................................................................................................................19
五、预习要求.......................................................................................................................................19
实验四线性系统的频域分析.....................................................................................................................20
一、实验目的.......................................................................................................................................20
二、基础知识及MATLAB函数.........................................................................................................20
三、实验内容.......................................................................................................................................23
四、实验报告.......................................................................................................................................24
五、预习要求.......................................................................................................................................24
实验五线性系统串联校正.......................................................................................................................25
一、实验目的.......................................................................................................................................25
二、基础知识.......................................................................................................................................25
三、实验内容.......................................................................................................................................31
四、实验报告要求...............................................................................................................................32
五、预习要求.......................................................................................................................................32
实验六数字PID控制............................................................................................................................32
一、实验目的.......................................................................................................................................32
二、实验原理.......................................................................................................................................32
三、实验内容.......................................................................................................................................35
四、实验报告...............................................................................................................................................35
五、预习要求...............................................................................................................................................35
实验一典型环节的MATLAB仿真
一、实验目的
1.熟悉MATLAB桌面和命令窗口,初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性,加深对各典型环节响应曲线的理解。
3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用
MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型,进行仿真和调试。
1.运行MATLAB软件,在命令窗口栏“>
>
”提示符下键入simulink命令,按Enter键或在工具栏单击按钮,即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2.选择File菜单下New下的Model命令,新建一个simulink仿真环境常规模板。
3.在simulink仿真环境下,创建所需要的系统。
图1-1SIMULINK仿真界面图1-2系统方框图
以图1-2所示的系统为例,说明基本设计步骤如下:
1)进入线性系统模块库,构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”,再将右边窗口中“TransferFen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2)改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标,即可改变
传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数,
数字之间用空格隔开;
设置完成后,选择OK,即完成该模块的设置。
3)建立其它传递函数模块。
按照上述方法,在不同的simulink的模块库中,建立系统所需的传递函数模块。
例:
比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4)选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”,将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口,形成一个阶跃函数输入模块。
5)选择输出方式。
用鼠标点击simulink下的“Sinks”,就进入输出方式模块库,通常选用“Scope”的示波器图标,将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。
6)选择反馈形式。
为了形成闭环反馈系统,需选择“Math”模块库右边窗口“Sum”图标,并用鼠标双击,将其设置为需要的反馈形式(改变正负号)。
7)连接各元件,用鼠标划线,构成闭环传递函数。
8
)运行并观察响应曲线。
用鼠标单击工具栏中的“”按钮,便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。
运行完之后用鼠标双击“Scope”元件,即可看到响应曲线。
三、实验原理
1.比例环节的传递函数为G(s)?
Z2R?
2Z1R1R1?
100K,R2?
200K
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。
图1-3比例环节的模拟电路及SIMULINK图形
2.惯性环节的传递函数为
Z212?
Z1R2C1?
10.2s?
1R2G(s)?
R1?
200K,C1?
1uf
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-4所示。
3.积分环节(I)的传递函数为
G(s)?
Z211?
Z1R1C1s0.1sR1?
100K,C1?
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-5所示。
图1-5积分环节的模拟电路及及SIMULINK图形
图1-4惯性环节的模拟电路及SIMULINK图形
4.微分环节(D)的传递函数为
Z2?
R1C1s?
sZ1R1?
10ufC2?
C1?
0.01uf
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-6所示。
图1-6微分环节的模拟电路及及SIMULINK图形
5.比例+微分环节(PD)的传递函数为
2(R1C1s?
1)?
(0.1s?
1)Z1R1
0.01ufR1?
R2?
10uf
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-7所示。
6.比例+积分环节(PI)的传递函数为
ZG(s)?
Z1
1s1?
(1?
)R1?
10ufR1s图1-7比例+微分环节的模拟电路及SIMULINK图形
其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-8所示。
图1-8比例+积分环节的模拟电路及SIMULINK图形
四、实验内容
按下列各典型环节的传递函数,建立相应的SIMULINK仿真模型,观察并记录其单位阶跃响应波形。
①比例环节G1(s)?
1和1G1(s)?
2;
1G1(s)?
G2(s)?
s10.5s?
1②惯性环节和G1(s)?
③积分环节
④微分环节G1(s)?
s
⑤比例+微分环节(PD)G1(s)?
s?
2G
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