PDF《第1章MATLAB/Simulink 应用基础》

20 θ = D 的 位置静止释放,假设摆球运动过程中受到的空气阻力为 0.2 c F θ = ,求该单摆在 10s 内的运动规律.由物理学可得单 摆的动力学方程为 0.4 9.8sin θ θ θ = ? ? (1-1) 根据上式创建的 Simulink 模型如图 1-4 所示, 其中用到的模块有: 函数表达式模块 Fcn、 两个积分模块 Integrator1 和Integrator

2、 增益模块 RtoD、 显示器模块 Scope 以及信号组合器 模块,其中函数表达式模块 Fcn 用于计算式(1-1)等号右边的函数值,即θ 的值,其参数 Expression 的设置如图 1-5 所示,注意函数表达式模块和 MATLAB 函数模块的输入在 Simulink 中默认为列阵 u. 积分模块 Integrator1 将θ 积分为θ , 而积分模块 Integrator2 则将θ 积分为θ ,两个积分模块中的参数 Initial condition 的设置如图 1-6 所示,分别表示积分初始 条件

0 θ 和0θ,注意在 MATLAB 和Simulink 计算中角度的单位均应为 rad,故积分模块 图1-3 单摆 θ m 图1-5 模块 Fun 参数设置对话框 图1-4 单摆的 Simulink 模型

4 Integrator2 的参数 Initial condition 应为 20*pi/180,其中常数π 在MATLAB 和Simulink 中用 pi 表示.增益模块 RtoD 用于将弧度转化为度,其参数 Gain 的设置如图 1-7 所示.信号组合 器将两路输入θ 和θ组合成一个列阵信号,连接到函数表达式模块 Fcn 上,信号组合器的参 数Number of inputs 的设置如图 1-8 所示.各个模块的其它参数保持默认值不变. 创建好一个 Simulink 模型后, 需要将模 型文件存盘, 该操作与一般的软件类似, 不再 赘述. 需要注意的是, 模型文件将存储在当前 目录下,其扩展名为 mdl. 图1-7 模块 RtoD 参数设置对话框 图1-8 信号组合器参数设置对话框 图1-6 模块 Integrator1 和Integrator2 参数设置对话框 图1-9 仿真参数设置对话框

5 §1-4 运行仿真 在仿真分析之前,还需要设置仿真分析参数,在Simulink 模型编辑器中选中 Simulation /Simulation parameters 后,打开仿真参数设置对话框,如图 1-9 所示.其中包括四个选择页, 这里只介绍 Solver 页的设置和功能,其它页不做介绍,如需要,可参考有关的文献和在线 帮助. Solver 页包括 Simulation time (仿真时间设置) 、 Solver options (求解方法选择) 、 Output options(输出选择)等选项,每个选项又各自包含若干小选项: Simulation time: Start time (仿真起始时间,单位 s) Stop time (仿真终止时间,单位 s) Solver options: Type/Variable-step (变步长) Fixed-step (定步长) ode

45、ode23 等 (积分方法选择) Max step size (最大积分步长) Min st........