1、姓名：曹 清 學(xué)號(hào)： 日期：2012年4月21日機(jī)電液控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD作業(yè)作業(yè)26.5（1）解：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)在SIMULINK平臺(tái)上建立如下圖1.1的模型并修改參數(shù)。 圖 1.1 題6.5（1）單位階躍模型圖運(yùn)行可得結(jié)果為下圖1.2 圖1.2 題6.5(1) 系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖單位加速度響應(yīng)在MATLAB中產(chǎn)生矩陣10x2的矩陣A=1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10;0.5 2 4.5 8 12.5 18 24.5 32 40.5 50。矩陣A保存在Workplace中，然后建模Simulink模型圖如下圖示：圖1.3 題6.5（1）系統(tǒng)單位加速度 Simulink模型圖雙擊

2、From Workplace模型，彈出對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)如下：Data：ASample time: 10點(diǎn)擊模型窗工具條上的命令按鈕進(jìn)行系統(tǒng)分析計(jì)算。仿真結(jié)束后，雙擊Scope模塊，查看運(yùn)算結(jié)果如圖1.4所示。圖1.4 題6.5 （1）系統(tǒng)單位加速度 運(yùn)行結(jié)果圖（2），解：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)在SIMULINK平臺(tái)上建立如下圖2.1的模型，并修改參數(shù)，雙擊狀態(tài)空間，輸入A=-1 -0.5;1 0,B=0 1,C=1 0,D=0 圖2.1 題6.5（2）系統(tǒng)單位階躍模型圖運(yùn)行可得結(jié)果為下圖2.2所示： 圖2.2 題6.5（2）系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)圖單位加速度響應(yīng)在SIMULINK平臺(tái)上建立模型圖，如圖2.3所

3、示：圖2.3 題6.5（2）系統(tǒng)單位加速度模型圖雙擊From Workplace模型，彈出對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)如下：Data：ASample time: 10由于上一步在MATLAB中產(chǎn)生過矩陣10x2的矩陣A，故再利用即可。點(diǎn)擊模型窗工具條上的命令按鈕進(jìn)行系統(tǒng)分析計(jì)算。仿真結(jié)束后，雙擊Scope模塊，查看運(yùn)算結(jié)果如圖1.4所示。圖2.4 題6.5（2）系統(tǒng)單位加速度分析結(jié)果圖6.8解：在SIMULINK平臺(tái)上建立如下圖3.1的模型，圖 3.1 題6.8系統(tǒng)模型圖雙擊傳遞函數(shù)，修改參數(shù)Numerator：1,Denominator：1 3 2 0.雙擊單位階躍，修改參數(shù)step time:0,In

4、itial value:0,Final value:1,sample time:0.雙擊死區(qū)，修改參數(shù)：Start of dead zone：-0.5，End of dead zone：0.5運(yùn)行得出結(jié)果分別如下圖3.2，其中3.2.1是開關(guān)接通死區(qū)時(shí)的響應(yīng)圖，3.2.2是開關(guān)接通另一通路，即沒有死區(qū)時(shí)的響應(yīng)圖。 圖 3.2.1 帶死區(qū) 圖3.2.2 不帶死區(qū)比較以上兩圖，可以得出結(jié)論如下表所示:表1 帶不帶死區(qū)仿真圖區(qū)別類別/區(qū)別曲線上升趨勢(shì)峰值點(diǎn)峰值點(diǎn)后曲線趨勢(shì)帶死區(qū)慢（8,0.6）趨于平緩不帶死區(qū)快（6,1.17）稍有下降6.9、,解：（1）由系統(tǒng)方程可知，該系統(tǒng)為本征非線性系統(tǒng)。為了進(jìn)

5、行仿真，需寫成狀態(tài)方程形式。選取狀態(tài)變量： ,則其狀態(tài)方程為：;；;（2）在Simulink中建立系統(tǒng)模型圖，如下圖4.1所示圖4.1 題6.8 系統(tǒng) Simulink 系統(tǒng)模型圖（3）在MATLAB的內(nèi)置編輯器中編制S-Function函數(shù)如下：function sys,x0,str,ts =seekyou6_9(t,x,u,flag)A=;B=;C=;D=;switch flag, case 0,sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes(t,x,u); case 1,sys=mdlDerivatives(t,x,u,A,B,C,D); case 2,sys=mdlU

6、pdate(t,x,u,A,B,C,D); case 3,sys=mdlOutputs(t,x,u,A,B,C,D); case 4,sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u,A,B,C,D); case 9,sys=mdlTerminate(t,x,u,A,B,C,D); otherwise error(Unhandled flag = ,num2str(flag); end function sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes(A,B,C,D)sizes = simsizes;sizes.NumContStates = 5;sizes.

7、NumDiscStates = 0;sizes.NumOutputs = 1;sizes.NumInputs =1;sizes.DirFeedthrough =0;sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes);x0 = 0;0;0;0;0;str = ;ts = 0 0; function sys=mdlDerivatives(t,x,u,A,B,C,D)sys=zeros(5,1);sys(1)=x(2);sys(2)=x(3);sys(3)=x(4);sys(4)=x(5);sys(3)=-5.2*x(5)*x(4)-4.3*x(4)*x(

8、3)-3.6*x(3)*x(2)-1.67*x(2)*x(1)-x(1)+u; function sys=mdlUpdate(t,x,u,A,B,C,D)sys = ; function sys=mdlOutputs(t,x,u,A,B,C,D) sys =x(1); function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u,A,B,C,D)sampleTime = 1; sys = t + sampleTime; function sys=mdlTerminate(t,x,u,A,B,C,D)sys = ; (4)點(diǎn)擊模型窗工具條上的命令按鈕進(jìn)行系統(tǒng)分析計(jì)算。仿真結(jié)

9、束后，雙擊Scope模塊，查看運(yùn)算結(jié)果如圖4.2所示。圖4.2 題6.9系統(tǒng)仿真結(jié)果圖作業(yè)3：建立PID控制器子系統(tǒng)，并進(jìn)行封裝，要求PID控制器的參數(shù)Kp、Ti、Td能夠進(jìn)行設(shè)定。解:1、PID是 Proportion Integration Differentiation的縮寫，意思是比例積分微分控制系統(tǒng)，它的傳遞函數(shù)為： 式中：為比例系數(shù)；為積分系數(shù)；為微分系數(shù)；為積分時(shí)間常數(shù)；為微分時(shí)間常數(shù)。2、在Simulink中建立模型圖，并修改三個(gè)增益參數(shù)分別為Kp、Ki、Kd，如下圖所示：圖5.1 PID控制系統(tǒng)模型圖3、框選上述系統(tǒng)，EditCreat Subsystem，對(duì)PID進(jìn)行封裝，得到如下圖所示的子系統(tǒng)：圖5.2 創(chuàng)建Subsystem 圖4、右擊模塊，Mask Subsystem，彈出對(duì)話框，Icon：disp（PID），Parameters：增加參數(shù)Kp、Ki、Kd。到此，完成了對(duì)PID的封裝。5、將封裝了的PID子系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用到仿真系統(tǒng)中，建立如下圖所示的Simulin模型圖：圖5.3 PID應(yīng)用模型圖雙擊PID，分別輸入Kp、Ki、Kd的參數(shù)值，例如Kp=9，Ki=7.8，Kd=5.2,