实验五_利用simulink进行控制系统计算机辅助设计

实验五控制系统设计的SIMULINK仿真实验一.实验目的：1.学习控制系统工具箱Simulink;2.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联超前校正实验；3.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联滞后校正实验；4.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联滞后-超前校正实验。二.实验原理()Rs()Cs()Gs)(sGc)(sH串联校正装置根据校正装置对系统开环频率特性的影响，可分为超前校正、滞后校正和滞后－超前校正等。在工程上，常分别采用PD、PI和PID不同的控制规律来实现上述的校正，用以改善系统的性能。因此校正装置也常称为控制器。三.实验内容1.设控制系统如图所示：建立SIMULINK动态结构图，观察其响应曲线。2.加入超前校正装置，进行串联超前校正器设计，观察响应曲线，进行校正前后系统性能指标对比。3.进行串联滞后校正实验；4.进行串联滞后-超前校正实验。)18.0(10ss)(sR)(sC-)11.0()4.0()(sssGc如何创建一个SIMULINK模型)18.0(10ss)(sR)(sC-创建仿真系统模型的具体步骤如下：（1）激活Simulink；（2）选择所需要的模块；（3）用连线连接各模块；（4）双击各模块，完成对模块的参数设置和修改。1.创建如下图所示的Simulink动态结构图，设输入信号为单位阶跃信号，并观察响应曲线。教材P213【例6.1】解：进入Simulink后，打开一个空白的模型窗口，按以下步骤进行操作：(1)添加并编辑Step模块解：进入Simulink后，打开一个空白的模型窗口，按以下步骤进行操作：(1)在Sources模块库中，拖动Step模块至模型窗口双击该模块可以设置它的跳跃时间、初值和终值，如图所示。(2)打开Simulink的Continues模块库，选择该库中的Integrator和TransferFcn模块修改参数后(3)打开Simulink的Math模块库添加并编辑Sum模块(4)打开Simulinks的Sinks模块库添加Scope模块,并按如图连线，双击Scope模块，仿真曲线如图。观察响应曲线，读取性能指标参数。2.串联超前校正实验观察响应曲线，读取性能指标参数，与校正前进行对比分析。3.串联滞后校正实验)15.0)(12.0(20sss)(sR)(sC-①设控制系统如图所示：建立SIMULINK动态结构图，观察其响应曲线。②加入滞后校正装置，进行串联滞后校正器设计，观察响应曲线，进行校正前后系统性能指标对比，并结合教材理解频域性能指标与时域性能指标的关系。)132.74()3.4()(sssGc教材P220【例6.3】1.校正前可见，校正前系统不稳定，讨论性能指标无意义。同学们也可以用稳定性判据得出相同结论。因此系统需要校正。2.校正后结果分析及结论。该系统的频率特性分析可由实验五方法获得。3.串联滞后-超前校正实验)1125.0)(1(20sss)(sR)(sC-①设控制系统如图所示：建立SIMULINK动态结构图，观察其响应曲线。②加入滞后-超前校正装置，进行串联校正器设计，观察响应曲线，进行校正前后系统性能指标对比，并结合教材理解频域性能指标与时域性能指标的关系。)111.0)(12.21()1)(133.2()(sssssGc教材P225【例6.5】1.校正前可见，校正前系统不稳定。如果校正前系统不稳定，性能指标又要求有较大的相位裕量及较快的响应速度，需要进行串联滞后-超前校正。2.校正后结果分析及结论。该系统的频率特性分析可由实验五方法获得。