MATLAB仿真软件在实践环节中的应用

陈凤兰，降爱琴

（山西大学工程学院，山西 太原 030013）

1 概述

自动控制原理实验是自动化控制理论课程的实践教学环节。通过实验，可进一步熟悉掌握自动控制理论的基本概念、系统的分析、验证。二阶系统的阶跃响应实验室通过对二阶系统的分析、研究，二阶系统的特征参数阻尼比ζ与无阻尼自然振荡频率ωn对系统有动态性能的影响，定量分析了ζ和ωn与系统特征量关系。

2 基本内容

2.1 模拟实验的基本原理

控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，得到相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器测量系统的输出，得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。

超调量σ%：利用软件上的游标测量二阶系统的响应曲线上的最大值和稳态值，代入下式计算超调量：

峰值时间tp：利用软件上的游标测量系统的输出从零到最大值所需的时间，得到tp。

调整时间ts：利用软件上的游标测量系统的输出从零到95%稳态值所需的时间，得到ts。

2.2 二阶系统的模拟电路图

见图1。

图1 二阶系统模拟电路图

2.3 实验结果

见图2。

图2 二阶系统阶跃响应

3 建立二阶系统的仿真模型

3.1 实验步骤

（1）启动计算机，运行MATLAB应用程序。

（2）在MATLAB命令窗口输入Simulink，启动Simulink。

（3）在Simulink库浏览窗口中，单击工具栏中的新建模型窗口快捷按钮或在Simulink库窗口中选择菜单命令File→New→Model，打开一个标题为“Untitled”的空白模型编辑窗口。……