控制系统仿真实验(1-10).
控制系统仿真(Matlab)
实验
实验1：初步了解MATLAB环境及命令窗口的使用
一、课堂练习
1、掌握MATLAB的启动方式；熟悉MATLAB的命令窗口；熟悉常用的选单和工具栏；熟悉MATLAB桌面的其他窗口。
2、熟悉MATLAB命令窗口中的选单“File”的功能。
3、在命令窗口中输入以下命令并查看运行结果：
>>a=2.5
>>b=[1 2;3 4]
>>c=?a?
>>d=sin(a*b*pi/180)
>>e=a+c
4、根据3题分别输入以下命令查看运行结果。
（1）使用标点符号来修改命令行
①；：不显示计算结果【注意与回车键比较运行结果】
>>a=2.5;
②%：用做注释
>> b=[1 2;3 4] % b为矩阵
（2）通过常用操作键来编辑命令
①↑：向前调回已输入过的命令行
②↓：向后调回已输入过的命令行
③Esc：消除当前行的全部内容
（3）查看工作空间窗口：在工作空间中使用who，whos，clear 命令，观察运行结果。
5、熟悉MATLAB环境。
（1）MATLAB命令窗口：
菜单命令各项的作用；工具栏各项功能，要求熟练使用工具栏按钮；熟练使用命令编辑区中命令窗口快捷键的功能。
（2）了解MATLAB的程序编辑器。
（3）熟悉MATLAB的work子目录。
（4）MATLAB运行外部环境：进入DOS操作系统。
6、标点符号可以使命令行不显示运算结果，用来表示该行为注释行。
二、课外练习
1、MATLAB强大的绘图功能
（1）采用插值方式绘制海底形状图。
具体程序如下：
>>xi=linspace(-5,5,50);yi=linspace(-5,5,50)
>>[XI,YI]=meshgrid(xi,yi);
>>ZI=interp2(x,y,z,XI,YI,?*cubic?);
>>Surf(XI,YI, ZI),view(-25,25)
（2）绘制草帽图
具体程序如下：
>>[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);
>>r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps;
>>z=sin(r)./r;
>>surf(x,y,z)
>>shading interp
>>axis off
（3）绘制圆球球体
具体程序如下：
>>sphere(100);axis equal;
>>shading flat;camlight right;
>>camlight left;lighting phong
2、MATLAB程序流程控制
（1）在M文件编辑器中输入以下程序，并观察运行结果。>>clc %清屏幕
>>a=[1 3 4 7 9]; %建立a矩阵
>>b=[2 4 6 8 10]; %建立b矩阵
>>c=a; %矩阵a与矩阵b交换，设中间变量>>b=c;
>>a %输出a矩阵、b矩阵
>>b
实验2、3：MATLAB数值运算基础
一、课堂练习
1、熟悉MATLAB算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、特殊运算符。
2、熟悉MATLAB特殊的变量和常量。
3、x =[3*pi 4*pi 5*pi 6*pi 7*pi ]
分别指明以下标识所代表的含义写出运算结果，并输入计算机加以验证：
x(2) x(2:4) x(3:end) x (3：-1：1)
x (2)= 5 x(find (x＞15))
4、分别指明以下标识所代表的含义并求出下列的运算结果并上机验证：
A=[1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12]
A(2，3) A(3，:) A(:，2) A(:) A(8)
5、（1）数组的输入
在MATLAB命令窗口输入下列矩阵
20 30
A = 40 50 60
70 80 90
（2）已知A = [10 20 ; 30 40]
计算：A1=A+10 A2=A+20 A3=A+30 G= [A A1;A2 A3]
6、S=2
A=[2 3 4;5 6 7;8 9 10]
计算：（1）A+S A-S S-A （2）S.*A A.*S S*A A*S （3）S./A A.\S A./S S.\A
并由计算结果得出什么结论。
7、a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]
b=[1 1 1;2 2 2;3 3 3]
c=3
求：（1）a.*b b.*a a*b b*a
（2）a./b b.\a b./a a.\b
（3）a.^c b.^c c.^a c .^b a.^b b.^a
8、a=[3 2 1;6 5 4; 9 8 7]; b=[1 1 2;2 2 1; 3 1 3];
求：a\b inv(a)*b a/b a*inv(b)
9、熟悉MATLAB的基本数组函数、矩阵函数。
10、运行以下函数，写出操作结果
(1) zeros (4 , 4) ，ones (3 , 2)
(2) 已知x = magic (5)
求：diag(x) 、triu(x) 、tril(x) 、size(x) 、eye(x)。
11、数组函数、矩阵函数运算
（1）求复数矩阵的模与相角：
a=[1+2i 3-4i ;5+6i 7-8i]
（2）求复数的实数与虚部：
a=[32+7i]
（3）求复数矩阵加法、开方、乘方、乘法运算：
c=[1+2i 3+4i ;5+6i 7+8i]，d=[1- i 2-2i;3-3i 4-4i]
c+d, sqrt(c), d^2, c*d
（4）求复数矩阵的模、共轭复数矩阵，以e为底的指数函数: a=[1+2i 3-4i ;5+6i 7-8i]。
12、复数变量a=2+3i，b=3-4i，计算a+b，a-b，c=a*b，a/b，并计算变量c的实部，虚部，模和相角。
13、熟练掌握多项式输入、求根、由根求多项式、多项式部分分式展开。
14、（1）计算多项式P（x）= s3+21s2+20s的根以及由多项式的根得出系数。
（2）求多项式P（x）=s8+2s7+3s6+4s5+5s4+6s3+7s2+8s+9的根，并用求出的根求多项式。
（3）已知传函：
S+3
（1）G(S)=--------------------------------
S4+2S3+11S2+18S+18
2S3 +5S2+3S+6
（2）G(S)=------------------------------
S3+6S2+11S+6
将其分解为部分分式。
（4）已知表达式G(S)=(S-4)(S+5)(S2-6S+9)，展开多项式形式，并计算出G(S)=0的根。
15、两个多项式a(x)=5x4+4x3+3x2+2x+1，b(x)=3x2+1。计算
c(x)=a(x)*b(x)，并计算c(x)的根，将b(x)/a(x)进行部分分式展开。
二、课外练习
1、输入矩阵A为3X3的魔方阵，B为3X3的单位阵，由小矩阵组成3X6的大矩阵C和6X3的大矩阵D，将D矩阵的最后一行构成小矩阵E。
具体程序：
>>a=magic(3);
>>b=eye(3)
>>c=[a,b]
>> d=[a;b]
>>e=d(6,:)
2、求解方程组
2x1-3x2+x3+2x4=8
x1+3x2+ x4=6
x1-x2+x3+8x4=7
7x1+x2-2x3+2x4=5
具体程序：
>>a=[2 –3 1 2;1 3 0 1;1 –1 1 8;7 1 –2 2];
>>b=[8;6;7;5];
>>x=a\b
3、已知符号表达式f=x3+3x2-6x+5，转换为多项式系数，并将f中的x用5，a替代。
具体程序：
>>f=sym(…x^3+3*x^2-6*x+5?); >>sym2poly(f);
>>subs(f,?a?);
>>subs(f,5)
实验4：MATLAB仿真集成环境工具Simulink的界面与菜单
一、课堂练习
1、学会Simulink的启动方式。
2、熟悉Simulink界面各个部分的内容及其功能。
3、熟悉Simulink提供的11类基本模块库中最常用模块库的界面、模块英文名与图标信息。
4、重点掌握11类基本模块库中下列常用的一些标准功能模块名称、在Simulink中具体位置及其功能：
（1）Derivative 、Integrator 、State-Space 、Transport Fcn Zero-pole 、Transport Delay；
（2）Gain 、Sum 、Math-Function；
（3）Mux 、Demux；
（4）Display 、Out1 、Scope 、XY Graph；
（5）Clock 、In1 、Pulse Generator 、Ramp 、Sine Wave 、Step 、Ground；
（6）Subsystem。
5、熟悉Simulink模型窗口（Untitled）菜单项的功能；熟练使用模型窗口工具栏按钮并熟悉各按钮功能。
二、课外练习
1、创建一个由正弦输入信号、放大器、示波器构成的模型。观察正弦信号幅值，频率和放大倍数变化时，示波器的输出变化。
2、创建一个由两个正弦输入信号、XY Graph模块构成的模型，
观察当输入两个正弦信号相位差的变化时XY Graph模块输出波形的变化。
实验5：用Simulink建立系统的模型
一、课堂练习
1、会使用打开“untitled”模型窗口的三种方法。
2、熟悉查找所需要的模块；熟练掌握模块的拷贝、移动、删除、连接；模块名称的修改；模块内部参数的修改；模块文件的保存和打开。
3、
试绘制上图直流单闭环调速系统的Simulink结构图模型，并完成以下实验内容：输入信号分别换成斜坡信号、脉冲信号，点击示波器分别观察输出信号响应曲线。
要求：1）所有模块名字体：四号；粗体；
2）“电势系数”：隐藏；
3）“直流单闭环调速系统”：隶书；粗体；小一；
4）画好的图剪切到Word文本中。
5）用正确的名称存盘，并通过打开的方式检查存盘名称是否正确。
实验6：Simulink窗口下自定义模块库与自定义子系统
一、课堂练习
1、定义模块库
（1）建立一个只有“Discrete”，“Function&Tables”，“Nonliner”，“signals&System”四类模块库组成的自定义模块库Library1。
（2）建立一个只有“Zero-pole”，“Transfer-Fcn”，“State-Space”，“Gain”，“Sum”，“Step”，“Scope”，“In1”，“Out1”9个基本模块构成的自定义模块库Library2。
2、定义子系统
用Simulink的两种方法（1.“Subsystem”2.“Create Subsystem”）将直流调速系统的电流环自定义为一子系统(虚线框住的定义子系统)并对其进行单位阶跃响应进行仿真，完成以下实验内容：（1）用同一个示波器在同一坐标系下同时观察单位阶跃输入、输出信号曲线。
（2）用同一个示波器在两个坐标系下同时观察单位阶跃输入、输出信号曲线。
（3）运用绘图命令plot(tout,yout)在MATLAB命令窗口绘制图形。
实验7：控制系统的数学模型
一、课堂练习
1、三种数学模型在MATLAB里的建立
在MATLAB环境中输入下列系统的模型：
S3+4S2+3S+2
（1）G(S)=-----------------------------
S5+9S4+24S3+16S2
-0.3 0.1 –0.05 2
（2）X(t)= 1 0.1 0 x(t)+ 0 u(t), y(t)=[1 2 3]x(t)
-1.5 -8.9 -0.05 4
(S-5)(S-4)
（3）G(S)=--------------------------
S(S+1)(S+3)
(5S2+0.96S+9.6)
（4）G(S)=-------------------------------------
S(S+1)2(S2+0.384S+2.56)
9.9 e-80S
（5）G(S)=-----------------------
120S+1
2、模型间的相互转化
6.8(S+3)(S+7)
给定系统的零极点模型为：G(S)=----------------------------------
S(S+1.8+j1.63)(S+1)2
用MATLAB语句转化成等效的：（1）传递函数模型（2）状态空间模型。
3、环节方框图模型的化简
已知晶闸管—直流电机单闭环调速系统（V-M系统）的Simulink 动态结构图如下图所示。求按负反馈连接闭环系统的传递函数（在MATLAB命令窗口下编写程序求出）。
二、课外练习
1、控制系统的结构图如下所示，试建立控制系统的仿真模型，观察系统在阶跃信号作用下的输出响应。
给控制系统加上校正装置，如下图所示。观察校正后系统在阶跃信号作用下的输出响应。
2、设计一个PID控制器，实现对G(S)=10/S2+S+10系统构成单位负反馈的控制，当输入阶跃和正弦信号时，观察通过PID参数变化对系统控制效果的影响。
3、用Simulink仿真一个正弦信号和一个余弦信号相加，即计算x(t)=2sin(2t)+3cos(5t)。
实验8：控制系统时域分析的MATLAB实现
一、课堂练习
80
1、已知单位负反馈系统前向通道的传函为：G(S)=----------------
S2+2S
试用MATLAB命令编写程序做出其单位阶跃响应曲线。
2、已知闭环系统的传递函数为：1301(S+4.9)
G(S)=----------------------------------
(S2+5S+25)(S+5.1)(S+50)
试求系统的性能指标：tr，tp，ts，σ%。
3、已知下列单位负反馈的开环传递函数，试对系统闭环判别其稳定性。
1
（1）G(S)=----------------------
S3+2S2+S+2
1
（2）G(S)=------------------------
S4+S3-3S2-S+2
4、已知单闭环系统Simulink动态结构图如下所示，试用（1）指令方式（2）窗口菜单方式，分别求时域响应仿真曲线。
5、二阶系统的动态性能分析
W 2n
二阶系统的闭环传函的标准形式为 Φ(S)=--------------------------- ,
S 2+2ξWnS+ W 2n
分别取ξ=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0，Wn=6时, 试绘制出系统的单位阶跃响应曲线。
6、分别用两种方法：（1）MATLAB 命令窗口编写程序（2）Simulink 模型窗口绘制动态结构图，对下面的具有延迟环节传递函数进行时域仿真。
二、课外练习
1、如下图所示系统，请调节PID 参数，使系统的输出状态达到最佳。
2、有一阶系统的传递函数为G(S)=K/(TS+1)，试对T 、K 两个待定系数，分别取T =1，K =1；T =2，K =1；T =10，K =2；作出系统的阶跃响应，分析T 、K 对系统的稳态值和过渡过程时间（5%和2%的误差）的影响。
1.06e
-5S
（120S+1）（10S+1）
G(S)=
实验9：控制系统根轨迹的MATLAB实现
一、课堂练习
1、已知系统的开环传函如下:
1
（1）G(S)=---------------------------------
S(S2+2S+2)(S2+6S+13)
(S-5)(S+4)
（2）G(S)=----------------------------
S(S+1)(S+3)
要求：1）绘制系统的零极点图并求出零极点；2）绘制系统的根轨迹图。
k(S+1)
2、已知某系统开环传函为：G(S)=-------------------
S2+S+10
（1）试绘制k：0→∞系统的根轨迹曲线；
（2）当k=1时闭环系统的单位阶跃响应曲线。
k(5S2+0.96S+9.6)
3、已知系统开环传函为：G(S)=-------------------------------------，
S(S+1)2(S2+0.384S+2.56)
试绘制当k：0→∞的闭环系统的根轨迹图，并判断使系统稳定时k的取值范围。
二、课外练习
1、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(S)H(S)=k(S+1)/S2(S+a)。
（1）准确记录根轨迹在a=10，9，8，3，1时的根轨迹曲线，分析a 对系统稳定性的影响；（2）确定不同情况下系统稳定的取值条件。
2、高性能的战斗机以0.9马赫的速度在10，000m高空飞行，其俯仰速度控制系统可用如下图表示，其中
G(S)=-18(S+0.015)(S+0.45)/(S2+1.2S+12)(S2+0.01S+0.0025)
（1）当控制器为比例环节，即G C(S)=K时，画出K变化时的根轨迹，并确定K的取值范围，使ωn>2的系统闭环根的阻尼比ξ大于0.15，并找出ξ的最大值；（2）采用上面的K值，画出系统对阶跃输入r(t)的响应y(t)；（3）有设计者建议采用控制器G C(S)=K/(S+2)，试画出这时系统以K为参数的根轨迹图，并确定K的取值范围，使所有闭环根的阻尼比均满足ξ>0.8；（4）采用上面所选取的K值，画出系统对阶跃输入r(t)的响应y(t)。
控制器飞机
3、某类高性能喷气式飞机的自动驾驶仪系统具有单位负反馈，试画出系统的根轨迹图，预测系统的阶跃响应并与计算得到的实际响
应相比较。
自动驾驶仪飞机的动态特性
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些？ 2、 如何判断系统稳定性？ 3、 系统的动态性能指标有哪些？ 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.
系统仿真综合实验指导书(2011.6)
系统仿真综合实验指导书 电气与自动化工程学院 自动化系 2011年6月
前言 电气与自动化工程学院为自动化专业本科生开设了控制系统仿真课程，为了使学生深入掌握MATLAB语言基本程序设计方法，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和综合设计，同时开设了控制系统仿真综合实验，30学时。为了配合实验教学，我们编写了综合实验指导书，主要参考控制系统仿真课程的教材《自动控制系统计算机仿真》、《控制系统数字仿真与CAD》、《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》及《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。
实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB 主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《自动控制系统计算机仿真》的相关章节。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink:
控制系统仿真与CAD 实验报告
《控制系统仿真与CAD》 实验课程报告
一、实验教学目标与基本要求 上机实验是本课程重要的实践教学环节。实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用 MATLAB/Simulink 求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。 通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。 上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。 二、题目及解答 第一部分：MATLAB 必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析 1. >>f=inline('[-x(2)-x(3);x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x(:,1),x(:,2)), grid
2. >>y=@(x)x(1)^2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;https://www.sodocs.net/doc/d910422121.html,rgeScale='off';ff.TolFun=1e-30;ff.Tol X=1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[ x,f,c,d]=fmincon(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff) Warning: Options LargeScale = 'off' and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict. Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning, use Algorithm = 'active-set'. > In fmincon at 456 Local minimum possible. Constraints satisfied. fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance.
实验二 最少拍控制系统仿真
实验二 最少拍控制系统仿真 一、 实验目的 1. 学习最少拍系统的设计方法和使用Matlab 进行仿真的方法 二、 实验器材 x86系列兼容型计算机，Matlab 软件 三、 实验原理 建立所示的数字系统控制模型并进行系统仿真，已知)1(10)(+= s s s G P ，采样周期T=1s 。 广义被控对象脉冲传递函数： [])3679.01)(1()718.01(679.3)1(1)()(1111-------+=??????+?-==z z z z s s K s e Z s G Z z G Ts ，则G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0，v=1，m=1。 a. 有纹波系统 单位阶跃信号：根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，系统针对阶跃输入进行设计，q=1，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设01)(?-=Φz z ，根据1)1(=Φ求得10=?，则1)(-=Φz z ， 11718.01)3679.01(2717.0)(1)()(1)(--+-=Φ-Φ=z z z z z G z D 。 单位斜披信号：根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，系统针对阶跃输入进行设计，q=2，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设)()(1101--+=Φz z z ??，根据1)1(=Φ，0)1('=Φ求得20=?，11-=?，则 2 12)(---=Φz z z ，)718.01)(1()5.01)(3679.01(5434.0)(1)()(1)(1111----+---=Φ-Φ=z z z z z z z G z D 。 单位加速度信号：根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，系统
系统仿真实验报告
中南大学系统仿真实验报告 指导老师胡杨 实验者 学号 专业班级 实验日期 2014.6.4 学院信息科学与工程学院
目录 实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 (3) 实验二MATLAB绘图命令 (7) 实验三MATLAB程序设计 (9) 实验四MATLAB的符号计算与SIMULINK的使用 (13) 实验五MATLAB在控制系统分析中的应用 (17) 实验六连续系统数字仿真的基本算法 (30)
实验一MATLAB中矩阵与多项式的基本运算 一、实验任务 1．了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2．熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“1”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。 二、基本命令训练 1．eye(m) m=3; eye(m) ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2．ones(n)、ones(m,n) n=1;m=2; ones(n) ones(m,n) ans = 1 ans = 1 1
3．zeros(m,n) m=1,n=2; zeros(m,n) m = 1 ans = 0 0 4．rand(m,n) m=1;n=2; rand(m,n) ans = 0.8147 0.9058 5．diag(v) v=[1 2 3]; diag(v) ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3 6．A\B 、A/B、inv(A)*B 、B*inv(A) A=[1 2;3 4];B=[5 6;7 8]; a=A\B b=A/B c=inv(A)*B d=B*inv(A) a = -3 -4 4 5 b = 3.0000 -2.0000 2.0000 -1.0000
控制系统数字仿真
现代工程控制理论 实验报告 实验名称：控制系统数字仿真技术 实验时间： 2015/5/3 目录 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3)
三、实验原理 (3) 四、实验方案 (6) 1、分别离散法； 6 2、整体离散法； 7 3、欧拉法 9 4、梯形法 10 5、龙格——库塔法 11 五、实验结论 (12) 小结： (14) 一、实验目的
1、探究多阶系统状态空间方程的求解； 2、探究多种控制系统数字仿真方法并对之进行 精度比较； 二、实验内容 1、对上面的系统进行仿真，运用分别离散法进 行分析； 2、对上面的系统进行仿真，运用整体离散法进 行分析； 3、对上面的系统进行仿真，运用欧拉法进行分 析； 4、对上面的系统进行仿真，运用梯形法进行分 析； 5、对上面的系统进行仿真，运用龙泽——库塔法进行分 析； 6、对上面的几种方法进行总计比较，对他们的 控制精度分别进行分析比较； 三、实验原理 1、控制系统状态空间方程整体离散法的求解；
控制系统的传递函数一般为 x Ax Bu Y Cx Du ? =+ =+ 有两种控制框图简化形式如下： KI控制器可以用框图表示如下： p K i K1 s 惯性环节表示如下： K T 1 s 1T - 高阶系统(s) (1)n K G T = + 的框图如下 对于上面的框图可以简写传递函数 x Ax Bu Y Cx Du ? =+ =+
根据各环节间的关系可以列写出式子中出现的系数A 、B 、C 和D ，下面进行整体离散法求传递函数的推导 00 ()0 ...*()...()(t)(0)...*(t)(0)(t)(0)()(0)At At At At At t t At t t A AT t AT A At t t At At A At A t x Ax Bu e e x e Ax e Bu d e x dt Bue dt dt e x Bue dt e x x Bue d e x x e e Bue d x x e Bue d t KT x kT x e τ ττ τττττ ? -? -----------=+=+=?=?=+=+?=+==????? ?①①得②③ ③得令()0 (1)(1)[(1)]0 (1)[(1)]0 ...(1)[(1)](0)...*(1)()(1)T (1)()()() ,kT A kT A kT k T A k T A k T AT k T AT A k T kT T T AT At AT At AT Bue d t K T x k T x e Bue d e x k e x k Bue d k t x k e x k e Budt e x k e Bdt u k e ττττττ τ?-+?++-++-+=++=+-+-=+-=+=+=+?Φ=? ? ? ??④ 令⑤ ⑤④得令令0 (1)()(1) T At m m e Bdt x k x k x k Φ=+=Φ?+Φ?+?得 这样，如果知道系数，就可以知道高阶系统的传递函数和状态空间方程。 2、 在控制系统的每一个环节都加一个采样开
控制系统仿真课程设计报告.
控制系统仿真课程设计 （2011级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2014年6月
控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真 一 设计目的 1．了解交流异步电机的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统； 3．掌握交流异步电机调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 二 设计及Matlab 仿真过程 异步电机工作在额定电压和额定频率下，仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下： 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===， 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===，此外，中间需要计算的参数如下： 21m s r L L L σ=-，r r r L T R =，22 2 s r r m t r R L R L R L +=，10N m TL =?。αβ坐标系状态方程： 其中，状态变量： 输入变量： 电磁转矩： 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-
《控制系统计算机仿真》实验指导书
实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。
控制系统仿真实验报告
哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：
一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图
得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下
2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。
二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为
过程控制系统仿真实验指导
过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验 实验一 过程控制系统建模 ............................................................................................................. 1 实验二 PID 控制 ............................................................................................................................. 2 实验三 串级控制 ............................................................................................................................. 6 实验四 比值控制 ........................................................................................................................... 13 实验五 解耦控制系统 . (19) 实验一 过程控制系统建模 指导内容：（略） 作业题目一： 常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink 中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。 作业题目二： 某二阶系统的模型为2 () 22 2n G s s s n n ?ζ??= ++，二阶系统的性能主要取决于ζ，n ?两个参数。试利用Simulink 仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶 系统的理解，分别进行下列仿真： （1）2n ?=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线； （2）0.8ζ=不变时，n ?分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。
《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》 实验报告 班级： 学号： 姓名： 时间：2013 年 6 月
目录实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）实验二MATLAB环境的熟悉与基本运算（二）实验三MATLAB语言的程序设计 实验四MATLAB的图形绘制 实验五基于SIMULINK的系统仿真 实验六控制系统的频域与时域分析 实验七控制系统PID校正器设计法 实验八线性方程组求解及函数求极值
实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一） 一、实验目的 1．熟悉MATLAB开发环境 2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算 二、实验基本原理 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 2.掌握MATLAB常用命令 表1 MATLAB常用命令 变量与运算符 3．1变量命名规则 3．2 MATLAB的各种常用运算符 表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符
| Or 逻辑或 ~ Not 逻辑非 Xor逻辑异或 符号功能说明示例符号功能说明示例 ：1:1:4;1:2:11 . ；分隔行.. ，分隔列… （）% 注释 [] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令 {} 构成单元数组= 用于赋值 的一维、二维数组的寻访 表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式 三、主要仪器设备及耗材 计算机 四．实验程序及结果 1、新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符） 2、启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。 3、学习使用help命令。
第一章系统仿真的基本概念与方法
第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算，以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1．系统： 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体，这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念，通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有：电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统：宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2．模型： 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究，将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3．系统仿真： 系统仿真，就是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础，以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究，首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型，可以采用分析法或数学解析法进行研究，但对于复杂的系统，则需要借助于仿真的方法来研究。 那么，什么是系统仿真呢？顾名思义，系统仿真就是模仿真实的事物，也就是用一个模型（包括物理模型和数学模型）来模仿真实的系统，对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真，它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型，并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真，又称计算机仿真。
控制系统仿真
《控制系统计算机仿真—课程设计作业》 姓名： 专业： 学号： 1. 构造矩阵 （1）试将.*A B 与B A *的 结果相加，并找出相加后新矩阵中绝对值大于10的元素。 （2）组合成一个43的矩阵，第一列为按列顺序排列的A 矩阵元素，第二列为按列顺序排列的B 矩阵元素，第三列为按列顺序排列的C 矩 阵元素。 （1）matlab ： A=[-7 1;8 -3]; B=[4 2;5 7]; C=[5 9;6 2]; D=A.*B+A*B num=find(abs(D)>10); D(num) 结果：D = -51 -5 57 -26 ans = -51 57 -26 （2）matlab ：NEW=[A(1,:),A(2,:);B(1,:),B(2,:);C(1,:),C(2,:)]’ 结果：NEW = -7 4 5 1 2 9 8 5 6 714259,,835762A B C -??????===??????-??????
-3 7 2 2. 绘制函数曲线，要求写出程序代码 (1)在区间[0,2]π均匀的取50个点，构成向量X。 (2)在同一窗口绘制曲线y1=sin(2*t-0.3); y2=3cos(t+0.5)；要求y1曲线为红色点划线，标记点为圆圈；y2为蓝色虚线，标记点为星号。 程序代码: t=linspace(0,2*pi,50); y1=sin(2*t-0.3); y2=3*cos(t+0.5); plot(t,y1,'r.',t,y2,'b-'); hold on plot(t,y1,'o',t,y2,'*'); hold off 3. 写出生成下图所示波形的MA TLAB 程序。图中三个波形均为余弦波，x范围为[pi/2 ~ 7*pi/2] 。要求它的正半波被置零；且在 24 [,] 33 ππ 和 810 [,] 33 ππ 处被削顶。 程序：x=linspace(pi/2,7*pi/2,100); y1=cos(x); figure（1） plot（x,y1） y1(find(y1>0))=0; figure(2) plot(x,y1) n=find((x>2*pi/3&x<4*pi/3)|(x>8*pi/3&x<10*pi/3)); y1(n)=cos(2*pi/3); figure(3) plot(x,y1) 4对于x=［－2π，2π］，y1=sinx、y2=cosx、y3=sin2x、y4=cos2x ①用MATLAB语言分四个区域分别绘制的曲线，并且对图形标题及横纵坐标轴进行标注。 ②另建一个窗口，不分区，用不同颜色、线型绘出四条曲线，并标注图例注解。Matlab：x=linspace(-2*pi,2*pi,1000); y1=sin(x);
控制系统仿真实验报告1
昆明理工大学电力工程学院学生实验报告 实验课程名称：控制系统仿真实验 开课实验室：年月日
实验一 电路的建模与仿真 一、实验目的 1、了解KCL 、KVL 原理； 2、掌握建立矩阵并编写M 文件； 3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ； 4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。 二、实验内容 电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。 I V S V 1 V 2 图1 三、列写电路方程 （1）用欧姆定律求出电流和电压 （2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压
四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序 （2）M文件求解结果 五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值
六、结果比较与分析
实验二数值算法编程实现 一、实验目的 掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。 二、实验说明 1．给出拉格朗日插值法计算数据表； 2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据； 3．根据MATLAB软件特点和算法流程框图，利用MATLAB软件进行上机编程； 4．调试和完善MATLAB程序； 5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。 三、实验原始数据 上机编写拉格朗日插值算法的程序，并以下面给出的函数表为数据基础，在整个插值区间上采用拉格朗日插值法计算(0.6) f，写出程序源代码，输出计算结果： 四、拉格朗日插值算法公式及流程框图
简单控制系统PYTHON仿真实验
计算机基础理论实验四 简单控制系统python仿真实验 学号：13 姓名： 陈严 实验日期：2012/5/24 实验目的：学习计算机仿真的方法。 实验内容：1.建立test.py文件，运行test.py,分析实验结果； 2.为每一行代码写一个注释 系统如上图，鼓风机吹出风需要经过阀门才能到达风轮；而风轮的转速会影响到杠杆位置间接影响到阀门开度。鼓风机的输入为正作用；风轮以至阀门的影响为负作用（或负反馈）。 代码： #coding=utf-8 #系统参数 a=0.1 b=1.0 #系统结构，F：鼓风机的风力; F1：实际输入风力；W：风轮转速 def WW(): return a*F1 //*每次输入的风力 def FF1(): return F-b*W //*杠杆所得到的力 #初始条件 F1=2 //*实际输入风力为2
W=0.2 //*风轮转速为0.2转每秒 print F1,W //*输入实际风力和转速 #鼓风机风力正常 F=2.2 //*鼓风机的风力为2.2 print "鼓风机风力",F //*输出鼓风机的风力 #随着时间增加 for t in xrange(20): //*返回一个迭代序列 F1,W=FF1(),WW() //*将风力和转速进行更新 print F1,W //*输出更新后的风力和转速#鼓风机风力偏大 F=2.3 //*当鼓风机的风力为2.3时print "鼓风机风力",F #随着时间增加 for t in xrange(20): //*返回迭代列20次 F1,W=FF1(),WW() //*再次更新 print F1,W //*输出实际风力和转速 #鼓风机风力偏小 F=2.2 //*当风力为2.2时 print "鼓风机风力",F #随着时间增加 for t in xrange(20): //*在f=2.2时，再次迭代 F1,W=FF1(),WW() print F1,W 实验结果：
控制系统数字仿真实验报告
控制系统数字仿真实验报告 班级：机械1304 姓名：俞文龙 学号： 0801130801
实验一数字仿真方法验证1 一、实验目的 1.掌握基于数值积分法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 2.掌握基于离散相似法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 3.熟悉MATLAB语言及应用环境。 二、实验环境 网络计算机系统（新校区机电大楼D520），MATLAB语言环境 三实验内容 （一）试将示例1的问题改为调用ode45函数求解，并比较结果。 实验程序如下； function dy = vdp(t,y) dy=[y-2*t/y]; end [t,y]=ode45('vdp',[0 1],1); plot(t,y); xlabel('t'); ylabel('y');
（二）试用四阶RK 法编程求解下列微分方程初值问题。仿真时间2s ，取步长h=0.1。 ?????=-=1 )0(2y t y dt dy 实验程序如下: clear t0=0; y0=1; h=0.1; n=2/h; y(1)=1; t(1)=0; for i=0:n-1 k1=y0-t0^2; k2=(y0+h*k1/2)-(t0+h/2)^2; k3=(y0+h*k2/2)-(t0+h/2)^2;
k4=(y0+h*k3)-(t0+h)^2; y1=y0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; t1=t0+h; y0=y1; t0=t1; y(i+2)=y1; t(i+2)=t1; end y1 t1 figure(1) plot(t,y,'r'); xlabel('t'); ylabel('y'); （三）试求示例3分别在周期为5s的方波信号和脉冲信号下的响应，仿真时间20s，采样周期Ts=0.1。
MATLAB与控制系统仿真及实验 2016 (二)
MATLAB与控制系统仿真及实验 实验报告 （二） 2015- 2016 学年第 2 学期 专业： 班级： 学号： 姓名： 20 年月日
实验二 MATLAB的图形绘制 一、实验目的 1.学习MATLAB图形绘制的基本方法 2.熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令 3.熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面，添加图形的标注 4.掌握plot、subplot的指令格式和语法 二、实验设备及条件 计算机一台（包含MATLAB 软件环境）。 三、实验内容 1．生成1×10 维的随机数向量a，分别用红、黄、蓝、绿色绘出其连线图、杆图、阶梯图和条形图，并分别标出标题“连线图”、“杆图”、“阶梯图”、“条形图”。 (1. Generate random vector of dimension 1×10, and use different functions plot, stem, stairs and bars to draw figures with different colors, such as red, yellow, blue and green. Then title the figures with "Plot", "Stem", "Stem", "Bars" respectively.) a=rand(1,10); subplot(2,2,1); plot(a,'r'); title('连线图'); subplot(2,2,2); stem(a,'y'); title('杆图'); subplot(2,2,3); stairs(a,'b'); title('阶梯图'); subplot(2,2,4); bar(a,'g'); title('条形图'); 2. 绘制函数曲线，要求写出程序代码。 (2. Plot the curves and write down the code.) (1) 在区间[0:2π]均匀的取50个点，构成向量t t=linspace(0,2*pi,50)
基于PLC的控制系统仿真平台的应用
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/d910422121.html, 基于PLC的控制系统仿真平台的应用 作者：罗卫东 来源：《卷宗》2012年第02期 摘要：仿真软件在PLC设计中占有举足轻重的地位，因为对于PLC系统的新编程序来说实际操作会有很大的风险，PLC的一个错误指令就会造成设备和操作人员不可预计的伤害。在网络上，用户可以安装这种软件，从开放式的资料库中获取所需要的各种功能部件。本文就从仿真软件在网络以及PLC设计中的应用方面来进行探索。 关键词：仿真软件；网络应用；PLC设计 仿真软件是通过建立网络设备和网络链路达到网络应用的标准，这是种通过模拟网络流量就可以获取到网络设计中所需要的相关数据的仿真软件。现阶段，我国工业发展都朝着高速大型化和自动化的方向发展，重大生产设备的运用使得成本日益增高，对运行操作人员素质要求也日益提高。由于仿真系统可以近乎真实的贴近现场实际，同时因为不需要到现场实际节省了很大的操作空间，而快速提高了现场的调试效率，降低了用于调试系统的费用和风险。 一、仿真软件的功能 1、控制程序运行 在PLC设计中仿真软件可以仿真其过程映像的输入输出，在仿真窗口改变运行程序的输入变量的ON/OFF状态进行控制程序，观察输出的变量状态能否符合要求、程序运行能否达到正确运行的目标，起到监视程序运行结果的作用。 2、防止程序出错 在程序运行过程中，仿真软件会通过对程序的检测修改定时器、计数器等。也可以通过程序自动运行或手动复位定时器。这样的检测不仅能够发现程序中的错误和缺陷，还可以使PLC 设计更加的完美。也可以在PLC设计过程中使用软件来改变它的控制过程，而PLC使用者对程序的编写和调试是必不可少的。 3、拥有储存记忆功能 仿真软件模拟是针对软元件、缓冲存储器、外设输入/出的读写。它的这项功能既可以存储PLC内的软元件、存储器的缓冲存储器的数据，并可以将这种数据使用到以后的调试工作中。如果用户想要收集相关网络设备中的某些特殊代码时，可以通过层次上的编程来收集自己感兴趣的网络代码。但在网络信息相对复杂的环境下，使用者的程序必须进行现场调试，而在这个过程中往往会出现一些差错，使用者直接将程序应用到实际操作系统中进行控制调试的话，会被设备带来一定的未知风险。
运动控制系统仿真实验讲义
《运动控制系统仿真》实验讲义 谢仕宏
实验一、闭环控制系统及直流双闭环调速系统仿真 一、实验学时：6学时 二、实验内容： 1. 已知控制系统框图如图所示： 图1-1 单闭环系统框图 图中，被控对象s e s s G 150130010)(-+= ，Gc(s)为PID 控制器，试整定PID 控制器参数，并建立控制系统Simulink 仿真模型。再对PID 控制子系统进行封装，要求可通过封装后子系统的参数设置页面对Kp 、Ti 、Td 进行设置。 2. 已知直流电机双闭环调速系统框图如图1-2所示。试设计电流调节器ACR 和转速调节器ASR 并进行Simulink 建模仿真。 图1-2 直流双闭环调速系统框图
三、实验过程： 1、建模过程如下： （1）PID控制器参数整顿 T2.1=，Ti=τ2=300，根据PID参数的工程整定方法（Z-N法），如下表所示， Kp= τK Td=τ5.0=75。 表1-1 Z-N法整定PID参数 （2）simulink仿真模型建立 建立simulink仿真模型如下图1-3所示，并进行参数设置：
图1-3 PID控制系统Simulink仿真模型 图1-3中，step模块“阶跃时间”改为0，Transport Delay模块的“时间延迟”设置为150，仿真时间改为1000s，如下图1-4所示： 图1-3 PID控制参数设置 运行仿真，得如下结果：
图1-5 PID控制运行结果 （3）PID子系统的创建 首先将参数Gain、Gain1、Gain三个模块的参数进行设置，如下图所示： 图1-6 PID参数设置 然后建立PID控制器子系统，如下图1-7所示：
控制系统仿真和设计实验报告
控制系统仿真与设计实验报告 姓名： 班级： 学号： 指导老师：峰
7.2.2控制系统的阶跃响应 一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2.记录单位阶跃响应曲线； 3.掌握时间相应的一般方法； 二、实验容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率；记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论值比较。 （1）实验程序如下： num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示： （2）再键入： damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下：
实际值理论值峰值 1.3473 1.2975 峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352
+%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下： num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线：
（2）修改参数，分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线 试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示： 3.时作出下列系统的阶跃响应，并比较与原系统响应曲线的差别与特点，作出相应的实验分析结果。