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1、南京航空航天大学,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,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,x,x,x,x,x,4,4,2,3,2,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,2,0,0,0,x,x,创建仿真系统为,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULIN。

2、K,的系统建模与仿真,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,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,其运动方程式为,x,M,x,b,f,拉力作用时间为,2s,建构的模型为,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,因有摩擦力存在，箱子最终将会停止前,进,2020,年,1,月,13,日星期一,。

3、基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,运动方程式为,0,x,b,kx,x,M,构建的模型为,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/。

4、SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,因有阻尼器存在，故箱子最终会停止运,动,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,1,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,选取,b=0.03,g=9.8,L=。

5、0.8,m=0.3,所构,建的模型,mL,bL,mg,sin,单摆系统的运动方程式为,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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。

6、置，那么用,b(x,表示绳子的张力,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,0,0,0,x,x,kx,x,b,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,x,x,a,x,a,x,b,mg,x,m,2,1,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/S。

7、IMULINK,的系统建模与仿真,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,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,最终系统,Simulink,模型方块图为,19,2020,年,1,。

8、月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,1,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,仿真曲线为,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,202。

9、0,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,可以看到，眺跃者已经撞到了地上,仿真曲线为,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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。

10、重的身体安全的最小弹性常数值,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB。

11、/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,100,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULIN。

12、K,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,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,m,h,gt,v,h,s,m,v,gt,v,v,10,5,0,15,0,2,0,0,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,v,0,v,g,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,h,0,h,0,h,h,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,2020,年,1,月,13,日星期一,基于,MATLAB/SIMULINK,的系统建模与仿真,Simulink,仿真实例,37。