#SIMULINK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖仿真實(shí)際工程的單閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真通常是通過(guò) SIMULINK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的思路是先將動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型，然后再仿真。具體過(guò)程是用SIMULINK提供的1inmod()和1inmod2()兩個(gè)函數(shù)，從連續(xù)系統(tǒng)中提取線性模型。兩個(gè)函數(shù)命令執(zhí)行后，都可以得到一個(gè)用 [A，B，C，D]表達(dá)的狀態(tài)空間模型。然后就可以對(duì)這個(gè)狀態(tài)空間模型來(lái)進(jìn)行各種仿真。這種方法之所以被普遍采用，是因?yàn)椋浩湟?，?shí)際工程的控制系統(tǒng)，是由一個(gè)一個(gè)環(huán)節(jié)按特定控制要求連接而成， 經(jīng)抽象及近似處理后即得SIMULINK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖就是可見(jiàn)的原始模型，不需要再費(fèi)力費(fèi)時(shí)做工作，動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖就可以用來(lái)進(jìn)行仿真；其二，除開(kāi)極少數(shù)簡(jiǎn)單問(wèn)題外，有了動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖再求傳遞函數(shù)，一般都較復(fù)雜。因此，通過(guò) SMUHNK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型實(shí)現(xiàn)仿真是較好的方法。需要特別注意，系統(tǒng)的SMULINK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型的.mdl文件在計(jì)算機(jī)磁盤(pán)空間里存放的路徑。實(shí)例：簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成的直流調(diào)速系統(tǒng)，其原理框圖如圖 I所示。圖I轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖本系統(tǒng)用直流測(cè)速發(fā)電機(jī) TG作電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的檢測(cè)元件，它與被控電動(dòng)機(jī)軸硬性連接，可將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，該電壓經(jīng)分壓器分壓，即是與轉(zhuǎn)速n成正比的反饋電壓Uf,用它與給定電壓Ug比較后，得到偏差電壓 △U=Ug—Uf，該偏差電壓△U經(jīng)放大器放大后，其輸出電壓就是晶閘管觸發(fā)器的移相控制電壓Uk。晶閘管一直流電機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) (V—M系統(tǒng))的SIMULINK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖中直流電機(jī)Pnom=10kW,Unom=220V,Inom=55A,npom=1000r/min，電樞電阻Ra=0.5Q,V—M系統(tǒng)主電路總電阻 R=1Q,額定磁通下的電機(jī)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速比Ce=0.1925V.min/r，電樞回路電磁時(shí)間常數(shù) Ta=0.017s，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分飛輪矩相應(yīng)的機(jī) 電時(shí)間常數(shù)Tm=0.075s，系統(tǒng)測(cè)速反饋系數(shù)Kt=0.01178V/rpm,圖2單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的SIMULINK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖整流觸發(fā)裝置的放大系數(shù) Ks=44,三相橋平均失控時(shí)間 Ts=0.00167s，比例積分調(diào)節(jié)器的兩個(gè)系數(shù)T1=0.049s,T2=0.088s。試?yán)L制出該系統(tǒng)的單位給定階躍響應(yīng)曲線；并繪制出在圖2中擾動(dòng)信號(hào)作用點(diǎn)處的單位階躍擾動(dòng)與單位沖激擾動(dòng)的響應(yīng)曲線。[解]解題的幾點(diǎn)考慮采用工程上慣用的做法，已將可控硅及其觸發(fā)裝置近似為一階慣性環(huán)節(jié)。在圖2中，內(nèi)反饋為額定勵(lì)磁下直流電機(jī)里的電勢(shì)反饋，這是由直流電機(jī)工作原理所決定的。用測(cè)速發(fā)電機(jī)作反饋控制元件構(gòu)成負(fù)反饋閉環(huán)控制，這是一個(gè)單閉環(huán)控制系統(tǒng)。若計(jì)及直流電機(jī)里的電勢(shì)反饋閉環(huán)，則是一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)。請(qǐng)?zhí)貏e注意，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的.mdl文件在計(jì)算機(jī)磁盤(pán)空間里存放的路徑最好選擇為MATLABRII\WORK，這樣便可省略路徑。根據(jù)題目要求，用 step()函數(shù)命令編寫(xiě)求單位階躍響應(yīng)的 MATLAB程序段如下。[a,b,c,d]=linmod2('dbh2');sys=ss(a,b,c,d);step(sys)圖3dbh2.mdl結(jié)構(gòu)圖SIMULINK動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖dbh2.mdl文件只能存放在MATLAB中，圖3即是dbh2.mdl結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)比例積分調(diào)節(jié)器僅取為比例放大器 (放大倍數(shù)Kp=10)時(shí)，圖3應(yīng)修改為如下圖4形式，并命名為dbh1.mdl。運(yùn)行以下程序段可得系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖5所示，系統(tǒng)階躍響應(yīng)呈現(xiàn)為衰減振蕩。

口訕圖4dbhl.mdl結(jié)構(gòu)圖C.1923口訕圖4dbhl.mdl結(jié)構(gòu)圖C.1923[a,b,c,d]=linmod2('dbh1');sys=ss(a,b,c,d);step(sys)150r 1 1150r 1 1 1 s 1 rrmiKi二T圖5系統(tǒng)階躍響應(yīng)呈現(xiàn)為衰減振蕩 內(nèi)圖6當(dāng)比例積分調(diào)節(jié)器取參數(shù) 「=0.049s與T2=0.088s時(shí)，運(yùn)行以下程序段可得系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖 6所示，系統(tǒng)階躍響應(yīng)稍微超調(diào)一點(diǎn)，即迅速衰減。[a,b,c,d]=linmod2('dbh2')；sys=ss(a,b,c,d)；step(sys)(3)根據(jù)題目要求，調(diào)用函數(shù)命令 impuls()編寫(xiě)求單位階躍擾動(dòng)響應(yīng)、單位沖激擾動(dòng)響應(yīng)的MATLAB程序段。%db3.m%[a,b,c,d]=linmod2('dbh3');sys=ss(a,b,c,d);figure(1);step(sys);figure(2);impulse(sys)程序中dbh3.mdl結(jié)構(gòu)圖即圖&運(yùn)行該程序段可得系統(tǒng)的單位階躍擾動(dòng)響應(yīng)曲

線，如圖9所示；單位沖激擾動(dòng)響應(yīng)曲線如圖 10所示。請(qǐng)注意設(shè)置圖8中信號(hào)綜合點(diǎn)2的極性，當(dāng)為階躍擾動(dòng)信號(hào)時(shí)取負(fù)極性，為單位沖激擾動(dòng)信號(hào)時(shí)取正極性。

圖7單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的擾動(dòng)信號(hào)作用結(jié)構(gòu)圖圖8dbh3.mdl結(jié)構(gòu)圖giiKi圖圖7單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的擾動(dòng)信號(hào)作用結(jié)構(gòu)圖圖8dbh3.mdl結(jié)構(gòu)圖giiKi圖9圖10這里討論的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器后不僅能夠保證動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，而且可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，此外還可以通過(guò)引入電流截止負(fù)反饋，能限制電流沖擊。但是，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不能令人滿意，因?yàn)檫@種單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，不能在充分利用直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力的條件下獲得快速響應(yīng)，對(duì)擾動(dòng)的抑制能力也較差，因此其應(yīng)用范圍受到一定的限制。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速