2010自動控制原理實驗

1、自動控制實驗指導書(古典控制部分) # # 自動控制實驗指導書（古典控制部分）實驗二典型系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)實驗?zāi)康倪Mi步熟悉自動控制實驗教學系統(tǒng)軟件包的使用方法，為后續(xù)實驗打好基礎(chǔ)。學習瞬態(tài)性能指標的測試技巧，了解參數(shù)対系統(tǒng)瞬態(tài)性能及穩(wěn)定性的影響，認識典型系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線特點，及其環(huán)節(jié)參數(shù)與瞬態(tài)性能指標關(guān)系。實驗內(nèi)容（1）進-步熟悉自動控制實驗教學系統(tǒng)軟件包的使用方法。（2）進行典型系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標測試及各參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性能的影響。3實驗要求（1）實驗前，預習附錄中有關(guān)自動控制實驗教學系統(tǒng)軟件包的使用說明。（2）觀測不同參數(shù)下二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)并測出性能指標；觀測增益対典型三階系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。（

2、3）認真預習課本上與之相關(guān)內(nèi)容，并寫出預習報告。實驗裝置（1）計算機。（2）自動控制實驗教學系統(tǒng)軟件包。實驗原理（1）典型二階系統(tǒng)下而是典型二階系統(tǒng)的原理方塊圖。自動控制實驗指導書(古典控制部分) # # #自動控制實驗指導書(古典控制部分) #其中：con=1_2yKT開環(huán)傳遞函數(shù)汕則其閉環(huán)傳遞函數(shù)汕1Ts2+2TS+1S2+2阿S當0（1,即欠阻尼情況時，二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為衰減振蕩，此時:C亠咅叫+。)(宀。)其口i氣故此峰值時間可由上式對時間求導數(shù)并令它等于冬得到:上升時間可令C(zr)=1得到:自動控制實驗指導書(古典控制部分) # # #自動控制實驗指導書(古典控制部分) # #

3、#調(diào)節(jié)時冋采用2%允許誤差氾圍近似等于系統(tǒng)INI葉吊數(shù)臥的四倍即:4釆用5%允許誤差范圍時，to超調(diào)量5%：可由式=C()-1自動控制實驗指導書(古典控制部分) # # #自動控制實驗指導書(古典控制部分) # #求得：3%=嚴丘。當0),這時的調(diào)節(jié)時間可由下式求得:C(fj=l-嚴。(1+a)ntj=0.98o當0)其中：20一1山孔S=(：+Ql),$2=dl),當：遠大于1時，可忽略幾的影響，則此時：C(t)=l-ea)a，(r0),這時調(diào)節(jié)時間匚可近似為：r4$G7?)結(jié)論：從上面的公式中可以看出瞬態(tài)性能指標和系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系，即瞬態(tài)性能指標和：、血”的關(guān)系，當阻尼系數(shù)01時：當K增

4、在時，：值下降，5%上升，N增加。即K愈大，系統(tǒng)振蕩愈嚴重。當T增大時，：值下降，%和N都增大。T增大，又同時引起減少，：和叫的減小均引起C增加，所以T增大時將使J上升。由此可見，T增大對系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標是不利的。若阻尼系數(shù)：XI時，K增大引起了下降，上升，使J減小。T增大引起了和，均下降，總的效果仍然使上升。典型三階系統(tǒng)下面是典型三階系統(tǒng)的原理方塊圖。開環(huán)傳遞函數(shù)為：G($)H($)=s(Tls+1)(T25+1)+1)(75+1)其中：K=KK2(開環(huán)增益)，設(shè)Ti=0.1,T2=0.51則此三階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s)HG)=，系統(tǒng)的特征方程為5(0.15+1)(0.515+1)l

5、+G($)H(s)=0,故有：$(7+l)(Tw+l)+K=0,展開得到如下方程式:7T$+(人+0)疋+$+K=0代入上述給定的Tt和T2的數(shù)據(jù)(也可以自擬數(shù)據(jù))整理得：”+11.96+19.6s+19.6K=0,下而用勞斯判據(jù)求出系統(tǒng)穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定、不穩(wěn)定時的開環(huán)增益的范圍：自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分） # #S31S211.961Il.96xl9.6-19.6ATS111.96S19.6K11.96x19.6-19.6/0由：19.6K0由:11.96x19.619.6K=0由:11.96xl9.619.6Kv019.619.6K0得到系統(tǒng)的穩(wěn)定范

6、圍：0K11.96實驗方法與步驟（1）進入Window后，通過雙擊桌面上的MATLAB圖標即可啟動該程序，這時將出現(xiàn)如下圖所示的界而。自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分） #在該界面下的“”標志為MATLAB的命令提示符，用戶可以在該提示符后輸入MATLAB命令，進入MATLAB后，鍵入“zksy”（注意：用小寫字母），按照實驗三的方法找到本實驗內(nèi)容，即：點擊實驗四典型系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性分析和下級相應(yīng)的了菜單，就會出現(xiàn)本次實驗的內(nèi)容窗口。（2）下而以二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)為例說明如何進行下面的實驗。點擊二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)菜單將會出現(xiàn)如下的窗口：這就是我們典型系統(tǒng)

7、的瞬態(tài)響應(yīng)（二階系統(tǒng)）的模型窗口，即排題圖。其中輸入信號為階躍響應(yīng)輸入模塊（可以改變大?。?，示波器觀察輸出結(jié)果（可以改變設(shè)置），中間為仿真対象的模型（也可以改變），如何改變參見后面的附錄二，要特別注意設(shè)置Simulation|Parameters|stoptime參數(shù)和示波器面板中Timerange參數(shù)，兩者應(yīng)該一樣，只要比我們仿真對象的調(diào)節(jié)時間稍長即可，設(shè)置太大會使仿真曲線太小，影響讀數(shù)的精度；太小又可能使調(diào)節(jié)過程沒完成。同時還要設(shè)置好示波器的量程和y-min盡量使曲線占滿屏，減小眼睛讀數(shù)帶來的誤差。（3）進行典型二階系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標的測試，首先設(shè)置仿真對象的模型，根據(jù)前ifii的實驗原理，

8、設(shè)置相應(yīng)的k和丁，確定阻尼系數(shù)：和振蕩頻率e”，分別作出系統(tǒng)欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼的情況。（4）建立起來系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之后，當所有參數(shù)設(shè)置完成（輸入信號大小、示波器的量程、模型參數(shù)等）以后，就可以進行仿真分析了，首先打開Simulation（仿真分析）菜單，可得到如下圖所示菜單結(jié)構(gòu)。FileClipboardgditQptionsSimulationStylegtartCtrl+T匚皿11nueParametEirs在進行仿真過程之前，首先應(yīng)選擇Simulation|Parameters選項來設(shè)置仿真控制的參數(shù)（一定要合理設(shè)置否則影響結(jié)果），參見附錄設(shè)置好有關(guān)仿真控制參數(shù)，則可以選擇Simulat

9、ion!Start選項啟動仿真過程，記錄仿真結(jié)果。（5）同樣按照上述步驟完成三階系統(tǒng)的性能測試，要求自己設(shè)置好&、&、T,、T2各參數(shù)，確定不同的系統(tǒng)增益K,觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。7實驗結(jié)果記錄要求每一環(huán)節(jié)要求按表格記錄好輸入大小，輸出大小，傳遞函數(shù)，響應(yīng)曲線，每一環(huán)節(jié)最少要求三組數(shù)據(jù)，對于二階系統(tǒng)要求記錄阻尼系數(shù)E1（過阻尼）、2=1（臨界阻尼）、01（欠阻尼）、g=0（等幅振蕩）等情況的數(shù)據(jù),特別對Ovgvl要記錄幾組進行比較。根據(jù)記錄曲線計算控制系統(tǒng)性能指標如上升時間1峰值時間tp、最大超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間&、和衰減比n等，對于三階系統(tǒng)要求先設(shè)置好Ti、T2參數(shù)，再用勞斯判據(jù)

10、求出系統(tǒng)穩(wěn)定、臨界穩(wěn)定、不穩(wěn)定的開環(huán)增益及范圍，然后根據(jù)結(jié)果設(shè)置不同的增益K,觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表格,并與理論結(jié)果進行對照，分析產(chǎn)主誤差的主要原因，在記錄實驗結(jié)果時，為了讀數(shù)精塑迥字卩可以利用上面菜單中的工具箱（當選中時鼠標光標響應(yīng)形狀為“+”），用鼠標左錮點擊曲線上想讀取數(shù)據(jù)的點,在旁邊就會顯示該點的坐標值，如果讀數(shù)結(jié)束，請點飼鼠標右鍵1結(jié)束鼠標讀數(shù)程序（此時鼠標光標響應(yīng)形狀恢復為箭頭）。二階系統(tǒng)三階系統(tǒng)t2Kik2K=KiK2輸出波形穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定臨界穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定8.思考題（1）在前面二階系統(tǒng)的原理圖中，改變增益K會發(fā)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象嗎?（2）有哪些措施

11、能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度？它們対系統(tǒng)的性能還有什么影響？（3）根據(jù)實驗結(jié)果，分析二階系統(tǒng)&、5%與3n、E之間的關(guān)系。（4）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中如何保證控制系統(tǒng)為負反饋系統(tǒng)？對于二階系統(tǒng)，若將其反饋極性改為正反饋，或?qū)⑵浞答伝芈窋嚅_，這時的階躍響應(yīng)有什么特點？試從理論上進行分析（也可在實驗中進行觀察）。（5）考慮當二階振蕩環(huán)節(jié)的阻尼系數(shù)E0和g-1時，系統(tǒng)會出現(xiàn)什么樣情況？K（6）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）=,分析5（0.15+1）（0.255+1）增益K的穩(wěn)定域。（7）總結(jié)木次實驗的收獲。9.按要求完成實驗報告。（1）實驗?zāi)康摹＃?）實驗所用裝置或環(huán)境。（3）實驗結(jié)果分析（由于本實驗數(shù)據(jù)較多

12、，一定要認真分析）。由實驗?zāi)Ｐ秃洼斎胄盘栍嬎憷碚摻Y(jié)果（填入數(shù)據(jù)表格計算值部分）。由實驗曲線（把實驗時記錄的曲線準確地畫在實驗報告上）求出實驗結(jié)果。分析理論結(jié)果和實驗結(jié)果之間的異同，如有誤差請分析產(chǎn)生誤差的原因。（4）通過實驗結(jié)果，結(jié)合課本知識回答思考題。（5）總結(jié)木次實驗的收獲，歡迎提出合理化建議。自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分）5+P # #實驗三控制系統(tǒng)的根軌跡實驗?zāi)康模海?）弄清系統(tǒng)閉環(huán)性能可用閉環(huán)極點與放大倍數(shù)之間的一一対應(yīng)關(guān)系分析-根軌跡表示。（2）熟悉根軌跡的繪制方法。（3）分析增加開環(huán)冬、極點對根軌跡形狀及方向的影響。實驗裝置：（1）PC586

13、微型計算機。（2）自動控制實驗教學系統(tǒng)軟件。實驗方法：利用自動控制實驗教學軟件繪制根軌跡，方法如下：（1）進入Window后，通過雙擊桌面上的MATLAB圖標可啟動MATLAB程序，這時將出現(xiàn)如下圖所示的MATLAB環(huán)境界而。自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分）5+P # #在該界面MATLAB的命令提示符“”后，用戶鍵入“zksy”（注意：用小寫字母），就會出現(xiàn)前面實驗中所示的自動控制實驗教學系統(tǒng)軟件環(huán)境界面,從該界面中點擊自動控制原理實驗/實驗六、控制系統(tǒng)的根軌跡/零極點模型輸入菜咆會出現(xiàn)如下窗口：零點z|n);z|n-1);.z0I1(s+z(n).(s+

14、zl|(S+zOJdLruSjK極點p|m);p|m-1);.p0【1増益k演示11根軌跡1【1自校正1退出1根據(jù)實驗內(nèi)容要求填入各參數(shù)，其中零點（中間用分號隔開）、極點（中間用分號隔囲入增益K（可設(shè)為一常）都要輸入數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)模型即開環(huán)傳遞函數(shù)G（S）,自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分）5+P # # #再點擊根軌跡按鈕就會自動畫出系統(tǒng)的根軌跡。自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分）5+P # #自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分）5+P #實驗內(nèi)容（1）用自動控制實驗教學軟件繪制下列系統(tǒng)的根軌

15、跡，可選開環(huán)傳函分別為:Gk(s)=Kg($+1)(s+0.1)($+0.5)Kg($+2)5(5+3)($2+2s+2)觀察實軸上軌跡，及閉環(huán)極點和對軌跡方向的影響。（2）增加開環(huán)極點対閉環(huán)根軌跡的影響，開環(huán)傳函分別取為:Gk(5)-(?;+2),1Gk（s）,lGk（s）繪制根軌跡，觀察根軌跡的變化5+4S（3）增加開環(huán)冬點對閉環(huán)根軌跡的影響，開環(huán)傳函分別為:KqGk（s）=-，Gk（5）（5+4）,Gk（5）（5+2）,Gk（5）（5+1）繪制根軌跡。?。╯+2）（4）同時增加開環(huán)冬極點，対根軌跡的影響，取開環(huán)傳函分別為：Gk0)5+3.85+4G&)5+0.065+0.05分別繪制根軌

16、跡。(5)Gk(5)=Kg($+1)5(5-1)(52+45+16)畫出系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡，根據(jù)根軌跡形狀分析此系統(tǒng)的特點，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的取值范圍。5實驗報告要求：A：按照前面的實驗報告，寫成標準形式。B：畫出上而各個系統(tǒng)的根軌跡。C：詳細回答下列問題（1）為什么一Kd的閉環(huán)根軌跡形狀及方向不符合閉環(huán)極點根之和條件?（5+0.1）（5+0.5）（2）增加開環(huán)冬點対根軌跡形狀的影響？（畫比較前、后根軌跡草圖）及對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響？是否任意增加開環(huán)零點都可以改善系統(tǒng)的性能？（3）增加開環(huán)極點対根軌跡形狀的影響？（畫比較前、后根軌跡草圖）及對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響？V4-7（4）在木實驗內(nèi)容（4）中校正

17、一中分母的時間常數(shù)與分了時間常數(shù)相比有什么V4-7共性？q（s）的根軌跡與原根軌跡相比有什么共性？是否有利于系統(tǒng)穩(wěn)定?5+P（5）偶極了對根軌跡形狀的影響是否很大？根據(jù)高階系統(tǒng)的根軌跡形狀分析主導極點在動態(tài)過程中起什么樣的作用？（6）串入5+0.065+0.05后和Gg組成的閉環(huán)系統(tǒng)相比,s+0.06s+0.05Gr（s）組成的系統(tǒng)穩(wěn)定性有無很大的改變？穩(wěn)態(tài)誤差有無變化？為什么？（7）微分作用太強對調(diào)節(jié)時間有什么影響?（8）積分作用太強對系統(tǒng)穩(wěn)定性有什么影響?自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分） 表71 #實驗從!控制系統(tǒng)頻率特性的測試實驗?zāi)康恼J識線性定常系統(tǒng)的

18、頻率特性，掌握用頻率特性法測試被控過程模型的原理和方法，根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性，確定系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的參數(shù)。實驗裝置（1）PC586微型計算機。（2）自動控制實驗教學系統(tǒng)軟件。實驗原理及方法（1）基本概念一個穩(wěn)定的線性定常系統(tǒng)，在正弦信號的作用下，它的穩(wěn)態(tài)輸出將是一個與輸入信號同頻率的正弦信號，但其振幅和相位一般卻與輸入信號不同，而且隨著輸入信號的頻繁變化而變化，其輸出穩(wěn)態(tài)與輸入信號關(guān)系如下：V幅頻特性=相頻特性ZG（溝）=似）Xx(r)二XmsincottG(s)ty(t)=Ymsin(曲+cp)其中G(s)為控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)測試出不同頻率輸入信號下的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出的振幅比和相位移0（e）,

19、即可X求得這個系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，（2）實驗方法我們采用“李沙育圖形”法來進行頻率特性測試。這種方法主要用于相頻特性測試。下面簡單介紹這一測試方法。設(shè)有兩個正弦信號:若以x（E）為橫軸，以y（E）為縱軸,x(cot)=Xmsincoty(cot)=Ymsin(曲+cp)而以期作為參變量，則隨期的變化，x（曲）和y（曲）所確定的點的軌跡，將在x-y平面上描繪出i條封閉的曲線（通常是一個橢圓）。這就是所謂李沙育圖形”。如圖7-1所示。我們將上述信號x（曲）和y（期）分別作為一個穩(wěn)定的線性系統(tǒng)的輸入和輸出信號。不斷改變兀（期）的頻率，就可獲得一系列形狀不同的李沙育圖形。由此求出各個頻率所対應(yīng)的

20、相位差0,就可求得系統(tǒng)的相頻特性。相位差0的求法如下：x(cot)=Xittsincot對于彳當曲=0時，有x(O)=O,y(O)=sm0即:卜(曲)=打sm(血+卩)圖7-1=s111-i2B=s111-i2Zl,顯然，僅當0“90時，上式才是成立的。對匕2近”于實際卩的各種可能情況，如何根據(jù)李沙育圖形來判別呢？表7-1中列出了四種相位時的李沙育圖形。另外還有四種比較特殊的圖形請同學們在預習時完成。前滯后009090901800909090180。180圖形申豐令公式Lin-隸卩=180e.t2y0Sln21%卩-812Ym=1802y0-s,n藥繞行方向順時針順時針逆時針逆時針實驗步驟（1

21、）根據(jù)前而的實驗步驟點擊實驗七、控制系統(tǒng)頻率特性測試菜單，將會出現(xiàn)如下木次實驗內(nèi)容窗口：這就是我們的實驗?zāi)Ｐ痛翱?，即排題圖（2）首先確定被測對象模型的傳遞函數(shù)G（S）,根據(jù)具體情況，先自擬三階系統(tǒng)的K傳遞函數(shù)，G（s）=,預先設(shè)置好參數(shù).要+1）（乙s+27s+1）求：7；和爲之I可相差10倍左右，T,T2或近7；均可，數(shù)值可在0.01秒和10秒之間選擇，$取0.5左右，K”標志為MATLAB的命令提示符，用戶可以在該提示符后輸入MATLAB命令。SIMULINK是MATLAB提供的控制系統(tǒng)仿真工具，用戶可以用圖形方式調(diào)用各種典型環(huán)節(jié)并連接成相應(yīng)的控制系統(tǒng)進行仿真。2、SIMULINK模塊庫介

22、紹：進入MATLAB后,鍵入“simulink（注意：用小寫字母）,即可以打開相應(yīng)的系統(tǒng)模型庫。如下圖所示：這一模型庫包括以下各個子模塊庫：（1）、Sources:輸入源模塊，用戶可以提供它來提供輸入信號。該模塊包括以下了模塊，StepFen（階躍信號模塊）、SineWave（正弦信號模塊）WhiteNoise（白噪聲信號模塊）、Clock（時鐘信號模塊）、Constant（常數(shù)信號模塊）、SignalGen.（信號發(fā)生器）、FromWorkspace（由工作空間輸入模塊）、自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分） #FromFile（由文件輸入模塊）。（2）、Si

23、nks：輸出方式模塊,用戶可以選擇輸出設(shè)備。該模塊包括下了模塊，Scope（示波器模塊）、ToWorkspace（輸出到丁作空間模塊）、ToFile（輸出到文件模塊）。（3）、Discreet：離散時間模型模塊，用戶可以輸入離散的系統(tǒng)模型。該模塊包括以下了模塊，UnitDelay（單位延遲模塊）、Dis.Zero-Pole（離散冬極點多項式模型輸入模塊）、Filter（離散時間濾波器模塊）、Dis.TransferFen（離散傳遞函數(shù)模型輸入模塊）、Dis.State-space（離散狀態(tài)空I可模型輸入模塊）。（4）、Linear：線性模塊，該模塊提供了各種線性環(huán)節(jié)。該模塊包括以下了模塊，Su

24、m（加法模塊）、Gain（增益模塊）、Integrator（積分環(huán)節(jié)模塊）、Derivative（微分環(huán)節(jié)模塊）、TransferFen（連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型輸入模塊）、Zero-Pole（連續(xù)系統(tǒng)冬極點多項式模型輸入模塊）、State-space（連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間模型輸入模塊）。（5）、Nonlinear：非線性模塊，該模塊提供了各種非線性環(huán)節(jié)。該模塊包括以卜了模塊，Abs（絕対值模塊）、Product（乘法模塊）、Fen（MATLAB函數(shù)模塊）、Backlash（滯環(huán)環(huán)節(jié)模塊）、DeadZone（死區(qū)環(huán)節(jié)模塊）、RateLimiter速率限環(huán)節(jié)模塊）、Relay（回環(huán)環(huán)節(jié)模塊）、Satur

25、ation（飽和環(huán)節(jié)模塊）、Switch（開關(guān)環(huán)節(jié)模塊）、TransportDelay（純滯后環(huán)節(jié)模塊）、MATLABFen（MATLAB函數(shù)模塊）、S-function（MATLAB系統(tǒng)函數(shù)模塊）。（6）、Connections：連接及接口模塊。該模塊包括以下了模塊，Inport（輸入模塊）、Outport（輸出模塊）、Mux（信號合成器）、Demux（信號分離器）。（7）、Extras：其它模塊。該模塊包括一些不經(jīng)常用到的子模塊。3、仿真系統(tǒng)的連接步驟：若想対如圖Fig3所示的控制系統(tǒng)進行仿真，則應(yīng)選擇File|New菜單項，這樣就會自動打開一個空白模型編輯窗口，允許用戶輸入自己的模型框圖

26、。Fig3（1）、首先選擇輸入信號。雙擊Sources模塊，將出現(xiàn)一個如圖Fig-4所示的了模塊庫。以StepFen（階躍信號模塊）為例介紹模型構(gòu)造過程。用鼠標點中了模塊StepFen,用Edit|Copy（或按Ctrl+C）拷貝該子塊，到所打開的模型窗口中。用Edit|Paste（或按Ctrl+V）將該子模塊，復制到該模型窗口中。（2）、從Linear線性模塊中選取Sum（加法模塊）和TransferFen（連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型輸入塊）.（3）、從Extra模塊的Controller模塊中選取PID（PID控制器模塊）.（4）、有了這些基本模塊之后，還需要引入輸出模塊，輸出的各個模塊是在Si

27、nk模塊庫中給出的，為了能夠更直觀地看到輸出變量的趨勢，這里選擇Scope（示波器）-IClxlFileClipboardEditOptionsSimulationStylesStepFenSineVLfagVlihrteNoise訂|r.mrrtled.nk1丨ConstantFromWorkspaceFromFileLibrarySignalSource-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-:：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：:-5|:|:-:-;-|:-:-;-|:-:-;-|:-:-;-|:-:|4|:-:-;-|:-:-;-|:-:-;-;-|:-:-;-|:-:-;-禺

28、-：-：-：-：-：-：-：-：:：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-：-Fig4作為輸出模塊。經(jīng)上述步驟后，可得如圖Fig5所示的模型窗口，下面將介紹如何把不同模塊連接起來組成系統(tǒng)模型來進行仿真。Fig5在模型窗口中連接兩個模塊是相當容易的，因為可以簡單地用鼠標先點一下起點模塊的輸出端（三角符號），然后拖動鼠標，這時就會出現(xiàn)一條帶箭頭的直線，將它的箭頭拉到終點模塊的輸入端再釋放鼠標鍵，則SIMULINK會自動產(chǎn)生一條帶箭的連線，將兩個模塊連接起來。最后，可得到如圖Fig6所示的模型窗口。自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典

29、控制部分） # #4、仿真系統(tǒng)參數(shù)設(shè)養(yǎng):FileClipboardEditOptionsSimulationStylezlI:-:-:-:-:-:-:-I:-:-:-:-:-:-:-八十工十I:-:-:-:-:-:-:-I:-:-:-:-:-:-:-自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分） # #Fig-6以圖Fig-6為例,進一步對各個模塊的使用進行介紹。（1）、各個模塊的參數(shù)是可以隨意改動的，比如SIMULINK默認的階躍輸入模塊的階躍時間是在1時刻，而我們經(jīng)常使用的是在0時刻，這樣就需要対其設(shè)置進行改動。首先用鼠標左鍵雙擊階躍輸入模塊圖標，得到如圖Fig-7所

30、示的對話框，用戶可以在該対話框中修改其中的Steptime（階躍時刻）下面的編輯框來改變有關(guān)的參數(shù)，用戶也可以修改Initialvalue（初始值）和Finalvlaue（終止值）引導的對話框來重新定義階躍信號。S-tapFSteptime：InitiIvalue：Df=inaIvalue：Fig-7（2）、因為系統(tǒng)中有反饋環(huán)節(jié)，所以模型窗口中要加入一個加法器。由于這里使用的是負反饋，需要對加法器默認的符號（默認值+）進行修正，具體方法如下。雙擊Sum模塊可得到如圖Fig-8所示的對話框,把ListofSigns（符號列表）引導的編輯框中的默認值“+”改為“+”，選擇0K按鈕，這時的加法器的兩

31、個輸入信號將變?yōu)橐徽回?。、若PID控制器的參數(shù)需要調(diào)整，雙擊PID模塊，可得如圖Fig-9所示的對話框,在ProportionalP：引導的編輯框中輸入合適的比例度,在IntergralTi：引導的編輯框中輸入積分時間,在DerivativeTd：引導的編輯框中輸入微分時間,再選擇0K按鈕即可。SxunBlockname：SumBlocktype：SumNumberofsignsisnumberofinputs.Example：+-+Listofsigns：+-Fig8、対象的模型是由傳遞函數(shù)給出的，所以應(yīng)該在Linear模塊庫中選擇傳遞函數(shù)模塊的圖標并將其拖到模型窗口中。傳遞函數(shù)的默認值為

32、l/(s+l),如果想修改其參數(shù)，則應(yīng)雙擊該圖標，來獲得如右圖Fig10所示的對話框，并分別在Numerator(分T)和Denominator(分母)引導的編輯框中填寫系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分了和分母多項式的系數(shù)，然后按0K按鈕，這時該模塊的值以及該模塊的圖標顯示都將賦予新的傳遞函數(shù)表示。(本例中傳遞函數(shù)為l/(5s+l)。、若Scope(示波器)的參數(shù)需要設(shè)置，雙擊Scope模塊，可得如圖Fig11所示的示波器顯示，用戶可根據(jù)自己的需要設(shè)定示波器的橫坐標(HorizotalRange)和縱坐標(VertivalRange)的范圍，使得輸出的結(jié)果能夠較好的在示波器上顯示出來。另外所用的兩種示波器Gr

33、aphScopel和XYGraph1如圖Fig12和Fig13所示，當所有參數(shù)設(shè)置完成以后，就可以由SIMULINK來進行仿真了。Fig9自動控制實驗指導書（古典控制部分）自動控制實驗指導書（古典控制部分） # #TraxisferFcnBlockname：TransferFcnTBlocktype；TransferFenVectorexpressionsfornumeratoranddenominator.Coefficientsareindescendingpowersofs.Numerator:Fig10Fig11XYscope.(Mask)Grfiph曲Blockname:xyGraphlBlocktype：XYscopc(MqXYscopeusingMATLABgraphwindowFirstinputisused03timebasex-rninBlockname:GraphScopelBlocktype：Graphscope.(Mask)GraphscopeusingMATLABgraphwindow.Enterplottingrangesandlinetype.Timerange：15