控制系统数字仿真与CAD

第5 章 Simulink 在系统仿真中的应用

薛定宇 著《控制系统计算机辅助设计—MATLAB 语言与应用》第二版，清华大学出版社 2006 CAI课件开发：鄂大志 、薛定宇控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言与应用 (第二版) 东北大学信息学院

2015-3-4

主要内容Simulink 建模的基础知识 Simulink 建模与仿真 非线性系统分析与仿真 子系统与模块封装技术 M-函数、S-函数编写及其应用 本章要点小结 2015-3-4控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言与应用 (第二版) 东北大学信息学院

5.1 Simulink 建模的基础知识Simulink 简介 Simulink 下常用模块简介 Simulink 下其他工具箱的模块组 2015-3-4控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言与应用 (第二版) 东北大学信息学院

5.1.1

Simulink 简介

控制系统仿真研究的一种很常见的要求是通过计 算机得出系统在某信号驱动下的时间响应，从中得 出期望的结论。 对线性系统来说，可以按照第4章介绍的方法， 对于更复杂的系统来说，Simulink 环境就是解决这 样问题的理想工具，它提供了各种各样的模块

第9章 半实物仿真与实时控制

薛定宇 著《控制系统计算机辅助设计—MATLAB 语言与应用》第二版，清华大学出版社 2006 CAI课件开发：鄂大志 、薛定宇控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

2015-3-4

主要内容

dSPACE 简介与常用模块

Quanser 简介与常用模块半实物仿真与实时控制实例

2015-3-4

控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

9.1 dSPACE 简介与常用模块9.1.1 dSPACE 简介dSPACE (digital Signal Processing And Control Engineering) 实时仿真系统 是由德国 dSPACE 公司开发的一套和 MATLAB/Simulink 可以“无缝连接”的控制 系 统开发及测试的工作平台。2015-3-4 控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院 3

单板系统 主要面向快速原型设计用户；其本身就是一个完整的实时仿真系统，DSP 和 I/O 全部 集成于同一板上。

标准组件系统 把处理器板，I/O 板分开，并提供多个系列和品种，允许用户根据特定需求随意 组装，可以使用多块处理

第9章 半实物仿真与实时控制

薛定宇 著《控制系统计算机辅助设计—MATLAB 语言与应用》第二版，清华大学出版社 2006 CAI课件开发：鄂大志 、薛定宇控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

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主要内容

dSPACE 简介与常用模块

Quanser 简介与常用模块半实物仿真与实时控制实例

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控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

9.1 dSPACE 简介与常用模块9.1.1 dSPACE 简介dSPACE (digital Signal Processing And Control Engineering) 实时仿真系统 是由德国 dSPACE 公司开发的一套和 MATLAB/Simulink 可以“无缝连接”的控制 系 统开发及测试的工作平台。2015-3-4 控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院 3

单板系统 主要面向快速原型设计用户；其本身就是一个完整的实时仿真系统，DSP 和 I/O 全部 集成于同一板上。

标准组件系统 把处理器板，I/O 板分开，并提供多个系列和品种，允许用户根据特定需求随意 组装，可以使用多块处理

第9章 半实物仿真与实时控制

薛定宇 著《控制系统计算机辅助设计—MATLAB 语言与应用》第二版，清华大学出版社 2006 CAI课件开发：鄂大志 、薛定宇控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

2015-3-4

主要内容

dSPACE 简介与常用模块

Quanser 简介与常用模块半实物仿真与实时控制实例

2015-3-4

控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院

9.1 dSPACE 简介与常用模块9.1.1 dSPACE 简介dSPACE (digital Signal Processing And Control Engineering) 实时仿真系统 是由德国 dSPACE 公司开发的一套和 MATLAB/Simulink 可以“无缝连接”的控制 系 统开发及测试的工作平台。2015-3-4 控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用 东北大学信息学院 3

单板系统 主要面向快速原型设计用户；其本身就是一个完整的实时仿真系统，DSP 和 I/O 全部 集成于同一板上。

标准组件系统 把处理器板，I/O 板分开，并提供多个系列和品种，允许用户根据特定需求随意 组装，可以使用多块处理

控制系统数字仿真题库

一、填空题

1. 定义一个系统时，首先要确定系统的 边 界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的 输 入，系统对边界以为环境的作用称为系统的 输 出。 2．系统的三大要素为：实体、属性 和活 动。

3．人们描述系统的常见术语为：实 体、属性、 事件 和活动。

4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统 和 离

散-连续系统。

5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。

6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统 和 离散事件系统 。 7. 系统是指相互联系又相互作用的 实 体 的有机组合。

8．根据模型的表达形式，模型可以分为 物理模型 和数学模型二大类，其中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为： 静态模型 和 动态模型 。 9、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述系统内在规律的模型称为数学模型。

10．静态模型的数学表达形式一般是 代数 方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是 微分 方程和 差分 方程。

11．系统模型根据描述变量的函数关

控制系统数字仿真题库

填空题

1.定义一个系统时，首先要确定系统的 ；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的 ，系统对边界以为环境的作用称为系统的 。

1.定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。 2．系统的三大要素为： 、 和 。 2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。

3．人们描述系统的常见术语为： 、 、 和 3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、 事件 和活动。

4．人们经常把系统分成四类，分别为： 、 、 和 4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。

5、根据系统的属性可以将系统分成两大类： 和 。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 6．根据描述方法不同，

控制系统计算机辅助设计,matlab仿真的一些小练习

上机练习（一）

1. 已知矩阵

123 101

,b 021 a 456

789 003

试求：(1) a+b,a-b, a+b*3,a-b+I

(2) a*b, a.*b, 并分析结果的不同 （3） a/b, a\b，并分析结果的不同

解答：编写M-file并命名为zuoye11.m

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; b=[1 0 1;0 2 1;0 0 3];

I=eye(3); %单位矩阵 a+b a-b a+b*3 a-b+I

a*b %矩阵的乘法 a.*b %矩阵对应元素相乘 a/b %a除以b

a\b %a除b，即b除以a

随后在Command Window中运行zuoye11.m，得到结果：ans =

2 2 4 4 7 7 7 8 12 ans =

0 2 2 4 3 5 7 8 6 ans =

4 2 6 4 11 9 7 8

控制系统计算机辅助设计,matlab仿真的一些小练习

上机练习（一）

1. 已知矩阵

123 101

,b 021 a 456

789 003

试求：(1) a+b,a-b, a+b*3,a-b+I

(2) a*b, a.*b, 并分析结果的不同 （3） a/b, a\b，并分析结果的不同

解答：编写M-file并命名为zuoye11.m

a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; b=[1 0 1;0 2 1;0 0 3];

I=eye(3); %单位矩阵 a+b a-b a+b*3 a-b+I

a*b %矩阵的乘法 a.*b %矩阵对应元素相乘 a/b %a除以b

a\b %a除b，即b除以a

随后在Command Window中运行zuoye11.m，得到结果：ans =

2 2 4 4 7 7 7 8 12 ans =

0 2 2 4 3 5 7 8 6 ans =

4 2 6 4 11 9 7 8

实验一 MATLAB的实验环境及基本命令

一 实验目的：

1． 学习了解MATLAB的实验环境

2． 在MATLAB系统命令窗口练习有关MATLAB命令的使用。

二 实验步骤

1． 学习了解MATLAB的实验环境：

在Windows桌面上，用mouse双击MATLAB图标，即可进入MATLAB系统命令窗口：

图1-1 MATLAB系统命令窗口

① 在命令提示符 ”>>” 位置键入命令: help

1

此时显示MATALAB的功能目录， 其中有“Matlab\\general”，“toolbox\\control”等；阅读目录的内容； ② 键入命令： intro

此时显示MATLAB语言的基本介绍，如矩阵输入、数值计算、曲线绘图等。要求阅读命令平台上的注释内容，以尽快了解MATLAB语言的应用。

③ 键入命令： help help

显示联机帮助查阅的功能，要求仔细阅读。

④ 键入命令： into

显示工具箱中各种工具箱组件和开发商的联络信息。

⑤ 键入命令： demo

显示MATLAB的各种功能演示。

2． 练习MATLAB系统命令的使用。 ① 表达式

MATLAB

2014-2015学年第二学期期末《控制系统数字仿真》大作业

编程题（每小题25分，共100分）

1. 典型二阶系统，其传递函数为 ，在相同坐标系下编程实现绘制当 取0.1，02，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2时候该系统的Bode图。

答：% MATLAB程序为 *4 Wn = 0.6

kesai = [0.1:0.1:1,2] hold on; for kos=kesai num=Wn^2;

den=[1,2*kos*Wn,Wn^2] step(num,den) end title('Step Response') hold off;

2. 系统开环传函 ，设k=1，试编程实现

（1）用传函、零极点、状态空间方式表示系统。 *10 （2）绘制闭环系统单位阶跃响应。判断稳定性。 （3）绘制根轨迹、Bode图、乃氏图。

（4）求可控性、可观测性矩阵，并判断可控、可观测性。

3. “虚拟飞行员”模型代表了闭环中的飞行员，它可以用来分析和设计飞机控制系统。飞机和飞行员形成的闭环框图如图（3）所示。变量 表示飞行员的时延，用 =0.5表示反应较慢