计算机仿真技术matlab

计算机仿真技术

1. 绪论

自我介绍：张绍阳，交通信息工程系， 课程名称：系统仿真技术。

1.1. 关于教材

不进行指定，广泛的参考，大多教材都是介绍性的，应用型的可以参考具体的软件的帮助，理论性的研究大多在最新的论文中。

1.2. 导论

大家都听过的名次：仿真、模拟，已经成为一门学科。

美国国家关键技术委员会1991年确定仿真技术为影响美国安全和繁荣的22个关键技术之一。在军事、航空、航天、原子能、工程、交通、制造行业等已经具有了广泛的用途。

仿真技术种类繁多，大家听说过的matlab仿真、有限元仿真、虚拟现实仿真、离散系统仿真等都是仿真，

1、 他们之间有什么样的规律，如何认识， 2、 在进行应用时如何去选取合适的工具， 3、 如果研究仿真技术，其研究领域是什么 这些都将在本门课中进行解决。

1.3. 研究生教学的特点

本门课程是导论性的课，虽然是学位课，但是希望大家了解研究生教学的特点：研究生培养目标是独立解决问题的能力，而不是纯粹的知识或者技能，用一个例子来理解：挖金子，对于本科生培养的是认识金子、认识工具、使用工具的方法；对于研究生则是金矿的形成规律、工具的选择、方法的选择等；对于博士生，则是为什么要挖的问题了。

1.4. 系统仿真

第6讲:用adams进行仿真简介

虚拟样机技术的定义:虚拟样机（Virtual Prototyping 简称VP）技术又称为机械系统动态

仿真技术，是一项计算机辅助工程（CAE）技术。

工程师在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的实物样机实验。

虚拟样机技术的特点:1.强调在系统层次上模拟产品的外观、功能及特定环境 下的行为；

2.可以辅助物理样机进行设计验证和测试；

3.可以在相同时间内“试验”更多的设计方案，从而易于

获得最优设计方案；

4.用于产品开发的全生命周期，并随着产品生命周期的 演进而不断丰富和完善；

5.支持产品的全方位测试、分析与评估；

6.减少产品开发时间(Product Developments)，产品尽快上市； 7.减少了设计费用(Design Cost);

虚拟样机技术应用软件:目前世界范围内流行使用的机械系统的仿真软件有 ADAMS和比利

时LMS的DADS（Dynamic Analysis and Desi

课 程 教 案

课程名称： 计算机仿真技术实验 任课教师： 汤群芳 所属院部： 电气与信息工程学院 教学班级： 电气1403-04班 教学时间：2015—2016学年第2学期

湖 南 工 学 院

课程基本信息

课程 名称 课程代码 计算机仿真技术实验 G0401834 总计： 16 学时 学 分 1 讲课： 学时 实验： 16 学时 类别 必修课（√） 选修课（ ） 理论课（ ） 实验课（ √ ） 上机： 16 学时 课程设计： 周 任课 汤群芳 职称 讲师 教师 授课 专业班级： 电气1403-4班 共 2 个班 对象 课 计算机仿真实验课是计算机仿真课程重要的实践教学环节，其目的是使程 学生掌握MATLAB的基本编程技巧，熟练地编写MATLAB程序；熟悉SimuLink简 仿真的基本方法和元件构成；了解MATLAB符号运算工具箱的使用方法，使学介 生具备一定的使用MATLAB语言进行本专业具体实例进行编程和仿真的能力。（不其主要内容有：熟练掌握MATLAB中的矩阵运算、多项式处理、控制语句、绘超过制二维、三维图形和一些常用函

一、什么叫系统？系统具有哪些特点？

系统：为实现规定功能以达到某一目标而构成的相互关联的一个集合体或装置(部件)。 系统具有以下四个特点：

①系统是由部件组成的，部件处于运动状态； ②部件之间存在着联系；

③系统行为的输出也就是对目标的贡献，系统各主量和的贡献大于各主量贡献之和，即系统的观点1+1>2；

④系统的状态是可以转换的，在某些情况下系统有输入和输出，系统状态的转换是可以控制的。

二、系统性能好坏的评价指标有哪些？

系统的好坏可以由以下四点观察：

目标明确:每个系统（部件）均为一个目标而运动。系统的好坏要看它运行后对目标的贡献。因而目标明确是评价系统的第一指标。

结构合理:子系统的联接方式组成系统的结构。联接清晰，路径通畅，冗余少等，以达到合理实现系统目标的目的。

接口清楚:子系统之间有接口，系统和外部的联接也有接口，好的接口其定义应十分清楚。 能观能控:通过接口，外界可以输入信息，控制系统的行为，可以通过输出观测系统的行为。只有系统能观能控，系统才会有用，才会对目标作出贡献。

三、系统模型的定义、类型及特征？

系统模型的定义：是指以某种确定的形式（如文字、符号、图表、实物、数学公式等），对系统某一方面本质属性的描述。

系统

一、数值计算，编程完成以下各题（共20分，每小题5分） 1、脉冲宽度为d，周期为T的矩形脉冲的傅里叶级数如下式描述：

?dsin(n?d/T)f(?)?[1?2?cos(2?n?)

Tn?d/Tn?1当n?150，dT?14，?1/2???1/2，绘制出函数f(?)的图形。 解： syms n t;

f=((sin(n*pi/4))/(n*pi/4))*cos(2*pi*n*t); s=symsum(f,n,1,150); y=(1+2*s)/4; x=-0.5:0.01:0.5; Y=subs(y,'t',x); plot(x,Y)

2、画出函数

f(x)?(sin5x)e20.05x2?5x5cos1.5x?1.5x?5.5?x5在区间[3,

5]的图形，求出该函数在区间[3, 5]中的最小值点xmin和函数的最小值fmin.

解：程序如下 x=3:0.05:5;

y=(sin(5*x).^2).*exp(0.05*x.^2)-5*(x.^5).*cos(1.5*x)+1.5*abs(x+5.5)+x.^2.5; mix_where=find(y==min(y)); xmin=x(mix_where); hold on; plot(x,

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MATLAB仿真技术及应用

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第七章 图形用户界面GUI

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主要内容重点7.1 概述 7.2 图形句柄入门 掌握简单的图形 用户界面设计方 法

7.3 GUIDE工具入门7.4 创建图形用户界面外观 7.5 图形用户界面编程

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7.1 概 述在MATLAB中创建图形用户界面的方法有两种 ——图形句柄

—— GUIDE都需要使用M语言编程。利用图形句柄创建的GUI只有一个

M文件，而利用GUIDE创建的GUI由两个文件: M文件和外观文件——fig文件。

MATLAB提供了基本的用户界面元素，包括菜单、快捷菜单、 按钮、复选框、单选框、文本编辑框、静态文本、下拉列表框、 列表框等。需要注意的是，MATLAB的图形用户界面程序大多

数是对话框应用程序。

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7.2 图形句柄入门在 MATLAB 环境中每一个图形对象都有一个相应的句柄，根对象 UI菜单 图形窗体 文本 坐标轴 表面 线条 U

计算机仿真技术实验报告

实验三利用数值积分算法的仿真实验

- I -

- 2 - 实验三 利用数值积分算法的仿真实验

一． 实验目的

1) 熟悉MATLAB 的工作环境；

2) 掌握MATLAB 的 .M 文件编写规则，并在命令窗口调试和运行程序；

3) 掌握利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及四阶龙格库塔法构建系统仿

真模型的方法,并对仿真结果进行分析。

二． 实验内容

系统电路如图 2.1所示。电路元件参数：直流电压源V E 1=，电阻Ω=10R ，电感

H L 01.0=，

电容F C μ1=。电路元件初始值：电感电流A i L 0)0(=，电容电压V u c 0)0(=。系统输出量为电容电压)(t u c 。

连续系统输出响应)(t u c 的解析解为：

))/sin (cos 1()(ωωωa t t e U t u at s c ?+?-=- （2-1）

其中，L R a 2=，221??

? ??-=L R LC ω。

)

(t u c 图2.1 RLC 串联电路

三、要求

1） 利用欧拉法、梯形法、二阶显式Adams 法及显式四阶Runge-Kutta 法构建系统仿真模型，并求出离散系统的输出量响应曲线；

- 3 - 2） 对比分析利用欧拉法

直流调速系统仿真

——MATLAB仿真技术大作业

1、电机开环特性

电机电枢联接500V直流电源。

画出转速n的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n以及静差率s。

空载转速：2500 rad/s 负载转速：2300rad/s 静差率：0.08

2、转速闭环控制

为了改善电机调速性能，对该直流电机加入转速闭环控制。

将电机电枢联接至受控电压源。转速控制器使用比例-积分控制器，转速指令为2500rpm。调节控制器的比例和积分环节参数以实现较好的动、静态性能。

调节PI分别为0.43，10时响应最好，

①画出转速n的波形，这时超调量：3.84%，动态响应时间：0.09s

②画出电机电枢电流波形，起动时的最大电枢电流为：2094A，负载时的稳态电枢电流为：100A

3、改善电机起动特性

电机起动时有很大的冲击电流。

通过将转速指令值用斜坡函数给定的方法，限制电机的起动电流，斜坡函数的斜率为5000，画出转速n和电枢电流的波形。

4、降压斩波器供电

画出转速n和电枢电流的波形，并与使用理想受控电源的情况进行比较。

左下图为参考转速与实际转速的差波形。

①从转速图中看，在1.5s加入负载时，3中出现了一个较明显的凹陷，这是因为突然加入负载，使得转速下降，但经过闭环调节又恢复了原

一、理论：

1. 实际系统、数学模型、计算机称为系统仿真的三要素。

2. 按照系统输入信号特点和有无测量反馈信号，可将系统控制方式分为开环控制和闭环控制两大类。 3. 控制系统按照系统中信号的变化规律分类，可以分为线性连续系统， 采样系统 ，离散事件系统。 4. 控制系统按照系统的数学模型分类，可以分为线性系统和非线性系统。 5. 一个系统应具备三大要素： 实体， 属性，活动。

6. 建立数学模型的方法通常可采用分析计算法（解析法）和工程实验法。

7. 系统在给定信号作用下的输出随时间变化的状况称为系统的响应。系统在到达稳定之前的响应称为暂态响应，

系统到达稳态后的响应称为稳态响应。

8. 根据被控对象的性质和微机在过程控制中的实际应用情况，可以将微机控制系统分为数据采集与处理系统、直

接数字控制系统、计算机监督控制系统和分级控制系统。

9. 常用的数字滤波方法包括程序判断滤波、算术平均滤波、一阶惯性滤波、中值滤波、加权平均滤波和防脉冲干

扰平均滤波等。

10. 系统仿真过程的误差可以分为初始误差、舍入误差、截断误差3种情况。 一、 问答题

1、 什么是振铃的幅度？

答：衡量振铃现象的强烈程度的量是振铃幅度。它的定义为：数字控制器在单位阶跃信

机电工程学院

学 号： 姓 名：

专

业：

实验时间： 2016 年 10 月 15 日 实验地点：

微 101

机电工程学院

2016 年 10 月

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《计算机仿真技术》综合指导书

作业一 MATLAB 运行环境与基本操作

一、作业要求

1．熟悉 MATLAB 运行环境；

2. 掌握 MATLAB 的基本操作命令；

3. 掌握 MATLAB 帮助系统

二、作业内容

1.熟悉 MATLAB 主界面，熟悉各菜单项、命令窗口、工作空间窗口、当前文 件夹窗口与路径设置、历史命令窗口、帮助系统。

2.建立“学号_姓名_作业”文件夹，并把文件夹设为当前文件夹； 在命令窗口中完成如下操作： 3.分别用直接输入法和“：”法生成下列矩阵

?0.1 0.3 0.5????4 ???A ?? ， B ??1.4 4.4 7.4； ?????? ??2010 ???

4.4 6.6????2.2 ?

??2

熟悉如下命令：clc,save,load,clear,who,whos,dir,cd,type。

将矩阵 A、B 和矩