Simulink仿真实例解析

例1：建立连续系统的仿真模型。

方法一：

输入信号源使用阶跃信号，系统使用开环传递函数2/（s²+0.9s），接收模块使用示波器来构成模型。

1）在“Sources”模块库选择“Step”模块，在“Continuous”模块库选择“Transfer Fcn”模块，在“Math Operations”模块库选择“Sum”模块，在“Sinks”模块库选择“Scope”模块。

2）连接各模块，从信号线引出分支点，构成闭环系统。

3）设置模块参数，打开“Sum”模块参数设置对话框，如图2-19所示。将“Icon shape”设置为“rectangular”，将“List of signs”设置为“+-”，其中“”表示上面的入口为空。

图2-19 “Sum”模块参数设置

4）“Transfer Fcn”模块的参数设置对话框中，将传递函数的numerator设置为“[2]”，将分母多项式“Denominator”设置为“[10.90]”。

5）“Step”模块的参数设置对话框中，将“Step time”修改为0，得到的模型如图2-20所示。

6）仿真并分析。单击工具栏的“Start simulation”按钮，开始仿真，在示波器上就显示出阶跃响应。

在Simulink模型窗口，选择菜单“Simulation”→“Simulation parameters…”命令，在“Solver”页将“Stop time”设置为10，然后单击“Start simulation”按钮，示波器显示的就到10s结束。仿真结果如图2-21所示。

图2-20 二阶系统模型

图2-21 示波器显示

方法二：

1）系统使用积分模块（Inte grator）和零极点模块（Zero-Pole）串联，反馈使用“Math Op-erations”模块库中的“Gain”模块构成反馈环的增益为-1。

2）连接模块，由于“Gain”模块在反馈环中，因此需要使用“Flip Block”翻转该模块。

3）设置模块参数，将“Zero-Pole”模块参数对话框中的“Zeros”栏改为“[]”，将“Poles”栏改为[-0.6]。

4）将“Gain”模块的“Gain”参数改为-1，得到的模型如图2-22所示。

图2-22 二阶系统模型

如果将示波器换成“Sinks”模块库中的“Out”模块；然后在仿真参数设置对话框的“Workspace I/O”页（工作空间输入输出），将“Time”和“Out-put”栏勾选，并分别设置保存工作空间的时间量和输出变量为“tout”和“yout”。仿真后在工作空间就可以使用这两个变量用plot函数来绘制曲线，显示在Figer窗口，如图2-23所示。

例2：离散系统的仿真举例。(www.xing528.com)

控制部分为离散环节，被控对象为一个二阶连续环节，其中一个有反馈环，反馈环引入了零阶保持器，输入为阶跃信号。

图2-23 plot绘制的时域响应波形

创建模型并仿真：

1）选择一个“Step”模块，选择两个“Transfer Fcn”模块，选择两个“Sum”模块，选择两个“Scope”模块，选择一个“Gain”模块，在“Discrete”模块库选择一个“Dis-crete Filter”模块和一个“Zero-Order Ho ld”模块。

2）连接模块，将反馈环的“Gain”模块和“Zero-Order Ho ld”模块翻转。

3）设置参数，“Discrete Filter”和“Zero-Order Ho ld”模块的“Sample time”都设置为0.1s。

4）添加文本注释，系统框图如图2-24所示。

5）开始仿真，在Simulink模型窗口，选择菜单“Simulation”→“Simulation parameters”，将“Max step size”设置为0.05s，两个示波器“Scope2”和“Scope1”的显示结果如图2-25所示。

图2-24 离散系统模型

图2-25 离散系统仿真结果图

例3：连续系统PID控制系统Simulink仿真。

连续系统的PID控制模型如图2-26所示，系统对连续系统进行PID调节并加扰动信号，示波器Scope分别显示调节结果和阶跃信号及扰动信号，而示波器Scope1将3个信号在同一个窗口叠加显示出来。

图2-26 PID控制系统模型

在“Sources”模块库选择“Step”模块和“Uniform Random Number”模块，在“Con-tinuous”模块库选择“Transfer Fcn”模块和“Transport Delay”模块，在“Math Operations”模块库选择“Sum”模块，在“Sinks”模块库选择“Scope”模块。展开“Simulink Exfras”模块库，在“Additional Linear”库里面可以选择“PID”模块，连接各模块，构成PID控制系统。

单击工具栏的“Start simulation”按钮，开始仿真，在示波器上就显示出调节结果。示波器Scope显示结果如图2-27所示。

图2-27 示波器Scope显示结果

经叠加后的显示结果如图2-28所示。

图2-28 示波器Scope1显示结果