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實驗一Simulink仿真基礎

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目錄

實驗一Simulink仿真基礎

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一、實驗目的

二、實驗內容

2.1MATLAB中常用的繪圖函數

2.2Simulink仿真基礎

三、練習

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一、實驗目的

復習鞏固MATLAB中常用的繪圖函數；

掌握Simulink仿真環境；

熟悉Simulink模塊庫；

掌握Simulink基本操作、系統建模以及仿真運行。

二、實驗內容

2.1MATLAB中常用的繪圖函數

2.1.1二維圖形繪制

l、plot(x,y)是繪制一維曲線的基本函數，但在使用此函數之前，需先定義曲線上每一點的座標。例1用MATLAB畫出y=sin(x)的圖形。

x=linspace(0,2*pi,100);? %100個點的x座標

y=sin(x);???????????????????????? %對應的y座標

plot(x,y);

執行后得到的曲線，如圖1-1所示

圖1-1 y=sinx的圖形

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若要畫出多條曲線，只需將座標對依次放入plot函數即可。

plot(x,sin(x),x,cos(x));

若要改變顏色，在座標對后面加上相關字串即可。

plot(x,sin(x),'c',x,cos(x),'g');

若要同時改變顏色及圖線型態，也是在座標后面加上相關字串即可。

plot(x,sin(x),'co',x,cos(x),'g*');

對圖形加上各種注解與處理：

xlabelflnputValue');%x軸注解;

ylabel('FunctionValue');%y軸注解；

title('TwoTrigonometricFunctions');%圖形標題；

legend('y=sin(x)','y=cos(x)');%圖形注解;

gridon;%顯示格線；

subplot來同時畫出數個小圖形放同一個視窗之中

例2用MATLAB繪制y=sinx,y=cosx,y=sinhx,y=coshx的圖形，并放在同一個窗口中。?x=linspace(0,2*pi,100);

?subplot(2,2,1),plot(x,sin(x))

?subplot(2,2,2),plot(x,cos(x))

?subplot(2,2,3),plot(x,sinh(x))

>>subplot(2,2,4),plot(x,cosh(x))執行后得到的曲線，如圖1-2所示。

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圖1-2同一窗口顯示多個圖形

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2.1.2三維圖形繪制

plot3(x,y,z)函數可繪制三維圖形，與plot(x,y)用法類似。

例如，輸入

?t=linspace(0,20*pi,500);

?plot3(sin(t),cos(t),t)

執行后可得到簡單的三維曲線，如圖1-3所示。

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圖1-3三維圖形繪制

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又如對于多峰函數，可在三維空間中畫出三維曲線，程序為[x,y]=meshgrid(-3:0.1:3);%產生x,y的數據矩陣

?z=peaks(x,y);

?figure(l)?plot3(x,y,z)

則執行后得到的三維曲線如圖1-4所示。

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圖1-4 多峰函數繪制

mesh和surf是三度空間立體繪圖的基本命令，mesh可畫出立體網狀圖，surf則可畫出立體曲面圖，兩者產生的圖形都會依高度而有不同顏色。

畫岀由函數

形成的立體網狀圖。

>>x=linspace(-2,2,25);%在x軸上取25點

>>y=linspace(-2,2,25);%在y軸上取25點

[xx,yy]=meshgrid(x,y)；%產生xx和yy的矩陣

zz=xx.*exp(-xx.A2-yy.A2);%計算函數值

mesh(xx,yy,zz);%畫出立體網狀圖???

圖1-5三度空間立體繪圖

surf和mesh有相同的用法，surf(xx,yy,zz)可畫出立體曲面圖。

2.2Simulink仿真基礎

2.2.1熟悉Simulink仿真環境

Simulink是完成MATLAB機器人仿真一個關鍵擴展產品。其仿真環境包括Simulink模塊庫和

Simulink仿真平臺。

在MATLAB命令窗口輸入Simulink,按回車鍵，啟動Simulink模塊庫瀏覽器，如圖1-6所示。

圖1-6Simulink模塊庫

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單擊Simulink模塊庫瀏覽器窗口工具欄的NewModel按鈕冬，進入Simulink仿真平臺界面,如圖1-7所示。仿真平臺標題欄上的untitled表示一個尚未命名的新模型文件。

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圖1-7 Simulink仿真平臺界面

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Simulink模塊操作

添加和刪除模塊

用鼠標之間拖動圖1-6中所需模塊到圖1-7中即可添加模塊，如需刪除某個模塊，就直接選中后按delete鍵即可刪除。

模塊移動

拖動鼠標即可實現移動模塊，若要同時移動多個模塊則要利用框選或按住shift鍵多選。

模塊旋轉

右鍵點擊模塊，選擇Rotate&flip,下一級菜單中會有Clockwise、CounterClockwise、FlipBlock,FlipBlockName四個選項。

參數設置

雙擊需要修改參數的模塊，就會彈出參數調節對話框，來修改參數。

模塊連線

選中模塊1后按住Ctrl鍵，然后點擊模塊2即可自動連接兩個模塊。

引出支線

當需要在模塊1和模塊2間的連線中引岀一條支線到模塊3時，可以按住鼠標右鍵從模塊1和2間的某個位置拖拽出一條線到模塊3。

Simulink仿真實例

給圖1-8所示的RLC電路系統建立模型。

圖1-8 RLC電路

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在這個系統中，有用的數據除了電阻值R、電感值L和電容值C,還有就是輸入電壓久和輸出電壓兀這兩個變量。

該系統模型為(1-1)

用Simulink建立仿真模型，對公式(1.1)整理得到：(1-2)

然后啟動MATLAB,新建Simulink模型文件，建立圖1-9所示的仿真模型。

圖1-9仿真模型

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上述模型建立之后，雙擊Constant模塊和兩個Gain模塊，打開參數調節對話框，對公式(區)

中的參數賦值如下：Ur=1,1/LC=1,RC=1,得到圖1-10所示仿真模型圖形。

圖1-10仿真模型曲線

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三、練習

3.1熟悉MATLAB的各種圖形繪制命令，除了實驗指導書提供的命令外，再找3種涉及機電系統仿真、控制理論的繪圖命令。

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仿真1—質量彈簧阻尼系統

質量彈簧阻尼系統如圖所示，彈簧彈力與質量塊位移x成正比，粘性阻力與質量塊速度成正比，彈簧彈力與粘性阻力均與彈簧運動方向相反，x=0是質量塊初始位置，此時癱瘓彈力為0，質量塊靜止。

其受力分析如圖所示

其控制方程式為

設質量塊質量為1kg，彈簧彈性系數為1N/s，阻尼系數b=0.2Ns/m，拉力F=1N，則系統傳遞函數為

3.2對公式(1-2)中參數，取S=5,1/LC=10,RC=10,重新賦值，進行Simulink仿真。

3.3對自己感興趣的控制系統，進行Simulink仿真

總結

以上是生活随笔為你收集整理的机器人技术之Simulink仿真基础的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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