计算机仿真技术实验.doc

实验一连续系统的数字仿真一、实验目的 1. 熟悉 Matlab 中m 文件的编写; 2. 掌握龙格-库塔法的基本原理。二、实验设备计算机、 MATLAB 软件三、实验内容假设单变量系统如图所示。试根据四阶龙格-库塔法,求系统输出 y 的动态响应。 1. 首先把原系统转化为状态空间表达式:????????? CX y bu AX X , 根据四阶龙格-库塔公式, 可得到:??????????????11 43211)22(6 kk kk CX y KKKK hXX (1) 其中:???????????????????????)()( )2 ()2 ( )2 ()2 ( )( 34 23 12 1htbu hK XAK htbu K hXAK htbu K hXAK tbu AX K kk kk kk kk(2) 根据( 1)、(2 )式编写仿真程序。 2 .在 Simulink 环境下重新对上述系统进行仿真,并和 1 中结果进行比较。四、实验结果及分析要求给出系统输出响应曲线,并分析计算步长对龙格-库塔法的影响。五、思考题 1. 试说明四阶龙格-库塔法与计算步长关系,它与欧拉法有何区别。_+1 1?s53 1 2??ss r=5 y 实验二面向结构图的仿真一、实验目的 1. 掌握连接矩阵及系统状态方程的确定方法; 2. 掌握面向结构图的仿真方法。二、实验设备计算机、 MATLAB 软件三、实验内容假设某系统由三个典型环节组成,如下图所示,求输出量 y 的动态响应。仿真基本步骤: 1. 给定输入信号,确定典型环节及环节参数; 2. 确定连接矩阵; 3. 输入仿真时间和计算步长; H,H -1和Q 阵,确定 A、B 阵; 5. 根据龙格-库塔法求状态方程的解; 6. 根据 1~5 编写仿真程序。四、实验结果及分析五、思考题 1. 典型环节的确定必须满足什么条件? _+s 12 2?s r=10 y10 10?s 实验三连续系统的快速仿真一、实验目的 1. 熟悉增广矩阵的构建方法; 2. 掌握连续系统的快速仿真基本原理。二、实验设备计算机、 MATLAB 软件三、实验内容假设某系统结构图如下,要求采用快速仿真方法求系统输出响应。仿真基本步骤: 1. 给定输入信号,确定典型环节及环节参数; 2. 确定连接矩阵; 3. 输入仿真时间和计算步长; H,H -1和Q 阵,确定 A、B 阵; 5. 构建增广矩阵; 6. 采用增广矩阵法求齐次方程的解和系统输出响应。根据 1~6 编写仿真程序。四、实验结果和分析五、思考题 1 .增广矩阵法和四阶龙格-库塔法有何区别? _+s 12 2?s r=10 y10 10?s 实验四离散相似法仿真一、实验目的 1. 掌握离散化的基本原理; 2. 掌握非线性系统的离散化仿真方法。二、实验设备计算机、 MATLAB 软件三、实验内容已知非线性系统结构图如下,求系统输出响应。 1. 给定参考输入,输入仿真时间,采样周期( T= ); 2. 将被控对象离散化; 3. 给定参数初始值; 4. 计算误差和非线性环节输出; 5. 计算系统输出; 6. 参数值更新; 7. 若仿真时间到,则结束,否则转 1。编写仿真程序,求解系统输出响应。四、实验结果及分析五、思考题 1. 试比较零阶保持器与双线性变换法区别。 y _+ r