simulink实例(有好多实例)PPT.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2,*,航天器飞行控制与仿真,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,任课教师：刘燕斌,二一零年三月,1,2,Simulink,仿真实例,例题,1,使用,Simulink,创建系统,求解非线性微分方程,.,其初始值为,绘制函数的波形,.,创建仿真系统为,2,2,Simulink,仿真实例,3,2,Simulink,仿真实例,例题,2,，力,-,质量系统，要拉动一个箱子（拉力,f=1N),，箱子质量为,M(1kg),箱子与地面存在摩擦力,(b=0.4N(/m/s),其大小与车子的速度成正比。,4,2,Simulink,仿真实例,其运动方程式为,拉力作用时间为,2s,，建构的模型为,5,2,Simulink,仿真实例,因有摩擦力存在，箱子最终将会停止前进。,6,2,Simulink,仿真实例,例题,3,，力,-,弹簧,-,阻尼系统，假设箱子与地面无摩擦存在，箱子质量为,M(1kg),，箱子与墙壁间有线性弹簧,(k=1N/m),与阻尼器,(b=0.3N/ms,-1,),。阻尼器主要用来吸收系统的能量，吸收系统的能量转变成热能而消耗掉。现将箱子拉离静止状态,2cm,后放开，试求箱子的运动轨迹。,7,2,Simulink,仿真实例,运动方程式为,构建的模型为,8,2,Simulink,仿真实例,因有阻尼器存在，故箱子最终会停止运动。,9,2,Simulink,仿真实例,例题,4,，下图所示简单的单摆系统,假设杆的长度为,L,且质量不计,钢球的质量为,m.,单摆的运动可以以线性的微分方程式来近似,但事实上系统的行为是非线性的,而且存在粘滞阻尼,假设粘滞阻尼系数为,bkg/ms,-1,.,10,2,Simulink,仿真实例,选取,b=0.03,g=9.8,L=0.8,m=0.3,所构建的模型,单摆系统的运动方程式为,11,2,Simulink,仿真实例,12,2,Simulink,仿真实例,例题,5,蹦极跳系统,：当你系着弹力绳从桥上跳下来时，会发生什么？这里，以蹦极跳作为一个连续系统的例子。,自由下落的物体满足牛顿运动定律：,F=ma.,假设绳子的弹性系数为,k,，它的拉伸影响系统的动力响应，如果定义人站在桥上时绳索下端的初始位置为,0,位置，,x,为拉伸位置，那么用,b(x),表示绳子的张力。,13,2,Simulink,仿真实例,设,m,为物体的质量，,g,是重力加速度，,a1,a2,是空气阻尼系数，系统方程可以表示为,14,2,Simulink,仿真实例,在,MATLAB,中建立这个方程的,Simulink,模型，这里需要使用两个积分器。,15,2,Simulink,仿真实例,一旦,x,和它的导数已经搭好，就可以使用一个增益模块表示空气阻力比例系数，使用,Function,模块表示空气阻力中的非线性部分。,16,2,Simulink,仿真实例,b(x),是通过门槛为,0,的,x,条件式确定的，可以使用一个,Switch,模块来实现判断条件。,17,2,Simulink,仿真实例,最终系统,Simulink,模型方块图为,18,2,Simulink,仿真实例,仿真过程中，设绳索长度,-30m,，起始速度为,0,；物体质量为,90kg,，,g,为,9.8m/s2,弹性系数,k,为,20,，,a1,和,a2,均为,1.,19,2,Simulink,仿真实例,仿真曲线为,20,2,Simulink,仿真实例,假设未伸长时绳索的端部距地面为,50m,为了得到更真实的曲线，将,50,减去输出位置,21,2,Simulink,仿真实例,可以看到，眺跃者已经撞到了地上。,仿真曲线为,22,2,Simulink,仿真实例,首先在例,1,模型中添加一个,output,模块，并将模型文件保存为,bungee_cmd,，然后建立一个脚本文件试验不同的,k,值，当地面的距离为正时停止仿真。,例题,6,，通过例题,5,的仿真，可以看到，跳跃者的身体碰到了地面上！现在想选择一个安全的绳索，编写一个脚本文件尝试不同的弹性常数，以保证,90,千克重的身体安全的最小弹性常数值。,23,2,Simulink,仿真实例,24,2,Simulink,仿真实例,25,2,Simulink,仿真实例,例题,7,，模型和模块的属性中包含回调函数。下图是蹦极跳的模型方块图，当运行这个模型时，并不需要设置参数，这是因为蹦极模型文件中先执行回调函数。,26,2,Simulink,仿真实例,27,2,Simulink,仿真实例,例题,8,，建立一个积分器，输入为,1,，初始条件为,-50,，如果输出超过,20,，则重置为,-100,。,28,2,Simulink,仿真实例,29,2,Simulink,仿真实例,30,2,Simulink,仿真实例,31,2,Simulink,仿真实例,例题,9,，重置弹力球。一个弹力球以,15m/s,的速度从距水平设置,10m,的高度抛向空中，球的弹力为,0.8,，当球到达球面时，重新设置其初始速度为,0.8x,，,x,是重置时刻球的速度，即积分器的状态。,球的抛物线运动满足下列公式,32,2,Simulink,仿真实例,其中，为球的速度，为球的初始速度，为重力加速度，为球从起始位置开始的高度，为球的初始高度，即球距地面的高度，因此球距地面的实际高度为 。,33,2,Simulink,仿真实例,34,2,Simulink,仿真实例,35,