《宽带无线接入技术》仿真实验四OFDM系统的同步问题

重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告

专业：

学号：

姓名：

实验所属课程：宽带无线接入技术

实验室(中心)：软件与通信实验中心

指导教师：

2016年3月

一、题目

OFDM系统的同步问题

二、仿真要求

以下题目二选一：

一、OFDM系统的CFO估计技术

要求一：OFDM系统的数据传输

①传输的数据随机产生；

②调制方式采用16QAM；

要求二：要求对BER的性能仿真

①设计仿真方案，比较两个CFO的性能（基于CP与基于训练符号Moose），并画出不同SNR下的两种估计技术的均方差（MSE）性能。

②设计仿真方案，接收信号受到CFO的影响，对比不同SNR下采用CP的CFO技术进行补偿与不进行补偿的BER性能。

二、OFDM系统的STO估计技术

要求一：OFDM系统的数据传输

①传输的数据随机产生；

②调制方式采用16QAM；

要求二：要求对BER的性能仿真

①设计仿真方案，比较两个时域估计STO的性能（最大化相关与最小化差

值），并画出不同STO值对应的采样点与幅度关系图。

②设计仿真方案，接收信号受到STO的影响，对比不同SNR下采用基于CP的滑动窗STO技术进行补偿与不进行补偿的BER性能。

请双面打印，按规定时间提交实验报告

三、仿真方案详细设计

在OFDM系统中，有4中同步需要考虑：符号定时同步、样值定时同步、样值频率同步、载波同步。在接收端，相干解调需要有与发送载波频率和相位都相同的载波，所以首先要进行载波同步；其次，在进行A/D转换时，需要有与发射端相同的起始时刻和采样时钟，即样值定时同步和样值频率同步；最后，由于样值时连续到达的，所以还必须确定OFDM符号是从什么地方开始的，又是从什么地方结束的，即符号定时同步问题。

这次仿真主要针对的是符号定时问题和载波频率同步问题，也就是STO（符号定时偏差）、CFO（载波频率偏差），我选择的是比较两个时域估计STO的性能包括最大化相关STO_by_correlation与最小化差值STO_by_difference，对比不同SNR下采用基于CP的滑动窗STO技术进行补偿与不进行补偿的BER性能这个仿真题目。

STO：由于在OFDM符号之间插入了循环前缀保护间隔，如果定时的偏移量与最大时延扩展的长度之和小于循环前缀的长度，此时子载波之间的正交性仍然成立，没有符号间干扰（ISI）和载波间干扰（ICI），对解调出来的数据信息符号的影响只是一个相位的旋转。如果定时的偏移量与最大时延扩展的长度之和大于循环前缀的长度，这时一部分数据信息就会丢失，而且最为严重的是子载波之间的正交性遭到破坏，由此带来了ISI和ICI。

仿真第二个问题时，偏差只需要一个，然后进行有补偿kk1=1:Nfft，

kk2=1:Nofdm+nd-1和没有进行补偿的kk4=1:Nfft，kk5=1:Nofdm两种进行比较。

四、仿真结果及结论

01000

20003000

Sample

M a g n i t u d e

01000

2000

3000

Sample

M a g n i t u d e

01000

20003000Sample

M a g n i t u d e

01000

2000

3000Sample

M a g n i t u d e

从实验结果图可以看出，在比较两个时域估计STO 的性能中，最大化相关STO_by_correlation 与最小化差值STO_by_difference 这两种方法中，最大化相关这种方法要稍微比最小化差值这种方法看起来更准确一些，但是实际上两者应该是差不多的。最大化相关的结果几乎是完全准确的，但是最小化差值有一定的偏差，估计得不是特别好。

在仿真第二个题目时，接收信号受到STO 的影响，对比不同SNR 下采用基于CP 的滑动窗STO 技术进行补偿与不进行补偿的BER 性能，下图可以看出未进行补偿的BER 性能几乎是一条直线，但进行了补偿的应该是一条误码率越来越小的斜线，但是不知道为什么最终仿真结果图就是达不到这样的效果。只能说在仿真的时候，估计延后的位置十分重要，如果估计得不够准确就会造成很大的误码率，在程序中我令nSTO=-3，但是估计出来的nd=-2。

10

10

10

EbN0[dB]

B e r

10

10

10

EbN0[dB]

B e r

五、总结与体会

同步技术是任何一个通信系统都需要解决的实际问题，直接关系到通信系统的整体性能。没有准确的同步算法，就不可能进行可靠地数据传输。OFDM 多载波调制系统与其他数字通信系统一样，也需要可靠地同步技术。OFDM系统通过引入循环前缀（CP）来容纳符号间干扰，一般CP 的长度都设计得大于最大信道时延，只要OFDM符号的FFT窗开始位置处于无符号间干扰的CP部分就不会带来符号间干扰，因此存在循环前缀的OFDM系统对时间同步的要求其实不是很高。

OFDM系统相较于其他的单载波调制系统来说存在很多优异特性是因为OFDM系统各个子载波间相互正交，但是恰恰也是因为OFDM系统各子载波间的正交性，使得OFDM系统对系统频偏非常敏感。所以一个系统不可能是完美的，有利必有弊，只能够尽量去克服去改善而不能完全优化。

这一次的仿真实验我觉得是难度最大的，特别是在最后有进行补偿和没有进行补偿的BER性能比较的时候，一开始两者的误码率都很乱，在修改了很多次以后稍微好了一些，但是感觉始终存在问题。

六、主要仿真代码

时域估计STO的性能比较：

clear all;

clc;

nSTOs=[-3 -3 2 2];%延后的位置

M=16;

Nfft=64;

N_iter=1000;%迭代次数

Ng=Nfft/4;

Nofdm=Nfft+Ng;%64+16

com_delay=Nofdm/2;%滑动窗口的起始位置40

Nsym=3;%一帧有3个OFDM符号

for i=1:length(nSTOs)

nSTO=nSTOs(i);

x=[];

for m=1:Nsym

X=randint(1,Nfft,M);

Xmod=qammod(X,M);%16QAM调制

xt=ifft(Xmod);%IFFT

x_g=[xt(Nfft-Ng+1:Nfft),xt];

x=[x x_g];

end

y=x;

y_STO=add_STO(y,nSTO);

Mag_cor=0;

Mag_dif=0;

for j=1:N_iter

y_aw=awgn(y_STO,40,'measured');%噪声

[STO_cor,mag_cor]=STO_by_correlation(y_aw,Nfft,Ng,com_delay);%最大化相关

[STO_dif,mag_dif]=STO_by_difference(y_aw,Nfft,Ng,com_delay);%最小化差值Mag_cor=Mag_cor+mag_cor;

Mag_dif=Mag_dif+mag_dif;

end

[Mag_cor_max,ind_max]=max(Mag_cor);

nc=ind_max-1-com_delay;

[Mag_dif_min,ind_min]=min(Mag_dif);

nd=ind_min-1-com_delay;%估值

nn=-com_delay+[0:length(Mag_cor)-1];

subplot(2,2,i);

plot(nn,Mag_cor,'b:',nn,Mag_dif,'r'),hold on

xlabel('Sample'),ylabel('Magnitude');

legend('Correlation-dased','min-error-based');

stem(nc,Mag_cor(nc+com_delay+1),'b');

stem(nd,Mag_dif(nd+com_delay+1),'r');

stem(nSTO,Mag_dif(nSTO+com_delay+1),'k.');

end

进行补偿和未补偿的BER性能比较：

clear all;

clc;

nSTO=-3;%延时

M=16;

Nfft=64;

EbN0=[20:30];

N_iter=1;

Ng=Nfft/4;

Nofdm=Nfft+Ng;

%sigPow=0;%发射功率

com_delay=Nofdm/2;%滑动窗口的起始位置40 Nsym=3;%一帧有3个OFDM符号

for k=1:length(EbN0)

Neb1=0;

Neb2=0;

for i=1:length(nSTO)

nSTO1 = nSTO(i);

x=[];

X1 = [];

for m=1:Nsym

X=randint(1,Nfft,M);%映射成1-15的整数

X1=[X1,X];

X_mod=qammod(X,M);%16QAM调制

xt=ifft(X_mod);

x_GI=[xt(Nfft-Ng+1:Nfft),xt];%加cp：将Ng-Nfft搬到整个OFDM 符号前面

x=[x,x_GI];

end

y=x;

y_STO=add_STO(y,nSTO1);

y_aw=awgn(y_STO,EbN0(k),'measured');

[STO_dif,mag_dif]=STO_by_difference(y_aw,Nfft,Ng,com_delay);

[Mag_dif_min,ind_min]=min(mag_dif);

nd=ind_min-1-com_delay;%估计偏差值

%nd=-3;

end

%进行补偿的

kk1=1:Nfft;

kk2=1:Nofdm+nd-1;

for j=1:Nsym

if i==1

y1=y_aw(kk2);%判断是否是第一帧

y2=y1(Ng+nd:end);%去CP

kk3=kk2(end)+1:kk2(end)+Nofdm;

else

y1=y_aw(kk3);%取出后面的帧

y2=y1(Ng+1:end);

kk3=kk3+Nofdm;

end

y1_b=fft(y2);

Y_mode1(kk1)=y1_b;

kk1=kk1+Nfft;

end

%无补偿的

kk4=1:Nfft;

kk5=1:Nofdm;

for i =1:Nsym

y2= y_aw(kk5);

y2_1=y2(Ng+1:end);

y2_b=fft(y2_1);

Y_mode2(kk4)=y2_b;

kk5=kk5+Nofdm;

kk4=kk4+Nfft;

end

X_r1=qamdemod(Y_mode1,M);

X_r2=qamdemod(Y_mode2,M);

Neb1=sum(sum(de2bi(X_r1,4)~=de2bi(X1,4)));%错误的比特数

Neb2=sum(sum(de2bi(X_r2,4)~=de2bi(X1,4)));

Ber1(k)=Neb1/(4*Nfft*Nsym);%误码率

Ber2(k)=Neb2/(4*Nfft*Nsym);

end

semilogy(EbN0,Ber1,'-*');

hold on;

xlabel('EbN0[dB]');

ylabel('Ber');

semilogy(EbN0,Ber2,'-*r');

legend('进行补偿的','无补偿的');

最小化差值：

function [STO_est,Mag]=STO_by_difference(y,Nfft,Ng,com_delay) Nofdm=Nfft+Ng;%80

mininum=100;

STO_est=0;

if nargin<4 %四个参数

com_delay=Nofdm/2; %滑动窗口的起始位置

end

for n=1:Nofdm

n1=n-1;

nn=n1+com_delay+[0:Ng-1];

tmp0=abs(y(nn))-abs(y(nn+Nfft));

Mag(n)=tmp0*tmp0';%差值的平方

if Mag(n)

mininum=Mag(n);

STO_est=com_delay+n1-Nofdm;%估计值

end

end

控制系统仿真与CAD试实验-实验三和实验四

实验三 采样控制系统的数字仿真 一、实验目的 1. 熟悉采样控制系统的仿真方式； 2. 掌握采样控制系统数字仿真的程序实现。 二、实验内容 某工业系统的开环传递函数为 10()(5)G s s s = +，要求用数字控制器D(z)来改善系统的性能，使得相角裕度大于45o ，调节时间小于1s(2%准则)。 1. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、Bode 图和奈奎斯特图，并判断稳定性； sisotool(G) //点击“Analysis ”下的“Closed-Loop Bode ”，出现LTI Viewer for SISO Design tool margin(G) //点击图标“Data Cursor ”，点击交叉点，出现相关参数。 2. 当控制器为()()() c K s a G s s b +=+，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法和频率响应法进行设计）； 调节前： Gs=tf(10,[1 5 0]); Close_S=feedback(Gs,1); Step(Close_S,'b'); hold on 设计前截止频率为1.88rad/s,相角裕度为69.5°（第一问中） （1）进行根轨迹校正：

1,2=70=0.84.42.55/.25/5 3.75 s n n n n arctg t w rad s w rad s w p w jw j γγξξξ====-±=-±取度 由，求得＝5，取＝6要求的主导极点为 要使得根轨迹向左转，要加入零点。考虑到校正装置的物理可实现性，加入超前校正装 置。 111111111a ()b (a) ()(2)(b) ,a 2b 1804050c g o o o o o o c s G s s K s G s s s s p p p p p p p p p ?+= ++=++∠∠∠∠=-∠∠∠∠==K （） （） 开环传递函数为为了使得根轨迹通过根据相角条件 （－）－（－0）－（－）－（－）求得 （－0）＝140，（－2）＝90（－a ）－（－b ）超前装置提供的超前相角为 a=6.512，b=11.499（a 表示零点，b 表示极点） 111111115 3.7516.51210+511.499 0+511.499 1006.512=10 g g p j p K p p p p p p K p K =-++=++++=≈+根据根轨迹的幅值条件 系统的开环增益为 333 6.512()11.499 6.5126.499 c c c s G s s z p p z p += +==-10（） 所以（） 加校正装置后，除要求的主导极点，还有一个闭环零点和一个非主导极点。 根据(-5+j3.75)+(-5-j3.75)+＝0+(-5)+(-11.499)-第八法则 、对系统的影响，例如超调量可能会变大等，但闭环系统的性 能主要由复数极点确定。

控制系统仿真与CAD 实验报告

《控制系统仿真与CAD》 实验课程报告

一、实验教学目标与基本要求 上机实验是本课程重要的实践教学环节。实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用 MATLAB/Simulink 求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。 通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。 上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。 二、题目及解答 第一部分：MATLAB 必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析 1. >>f=inline('[-x(2)-x(3);x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x(:,1),x(:,2)), grid

2. >>y=@(x)x(1)^2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;https://www.wendangku.net/doc/1d8372976.html,rgeScale='off';ff.TolFun=1e-30;ff.Tol X=1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[ x,f,c,d]=fmincon(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff) Warning: Options LargeScale = 'off' and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict. Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning, use Algorithm = 'active-set'. > In fmincon at 456 Local minimum possible. Constraints satisfied. fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance. Active inequalities (to within options.TolCon = 1e-20): lower upper ineqlin ineqnonlin 2 x = 1.0000 1.0000 f =

控制系统仿真实验四(新)

实验四：控制系统的时域分析 一，实验目的 1、使用MATLAB 分析系统的稳定性及稳态性能。 2、分析系统的暂态性能并会计算暂态性能指标。 二、实验内容 1、已知系统的闭环传递函数为：384 40014020200)(234++++=S S G S S S ，分析系统的稳定性，并求该系统的单位阶跃响应曲线。 >> num=[200]; >> den=[1 20 140 400 384]; >> [z,p]=tf2zp(num ，den); >> ii=find(real(p)>0);n1=length(ii); >> if(n1>0) disp('The Unstable Poles are:'); disp(p(ii)); else disp('System is Stable');end System is Stable >>step(num,den) 2、已知离散系统5.08.06.1)(22+--=Z Z Z Z Z φ，求该系统的单位阶跃响应曲线。 >> num=[1.6 -1 0]; >> den=[1 -0.8 0.5]; >> dstep(num,den);

3、控制系统的状态空间模型为： ?????? ????????.3.2.1x x x =??????????--17120100010??????????x x x 321+u ??????????100 []???? ??????=x x x y 321132，求该系统在[0，3]区间上的单位脉冲响应曲线。 >> A=[0 1 0;0 0 1;0 -12 -17];B=[0;0;1];C=[2 3 1];D=0; >> impulse(A,B,C,D) 4、已知控制系统模型为：u x x x x ??????+????????????--=????????? ?10961021.2. 1，[]??????=x x y 2111，求系统在y=sint 时的响应。 >> [u,t]=gensig('sin(t)',2*pi); >> A=[0 1;-6 -9];B=[0;1];C=[1 1];D=0;

生产系统建模与及仿真实验报告

生产系统建模与及仿真 实验报告 实验一Witness仿真软件认识 一、实验目的 1、学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法； 2、学习生产系统的建模与仿真方法。 二、实验内容 学习、掌握Witness仿真软件的主要功能与使用方法 三、实验报告要求 1、写出实验目的: 2、写出简要实验步骤； 四、主要仪器、设备 1、计算机（满足Witness仿真软件的配置要求） 2、Witness工业物流仿真软件。 五、实验计划与安排 计划学时4学时 六、实验方法及步骤 实验目的： 1、对Witness的简单操作进行了解、熟悉，能够做到基本的操作，并能够进行简单的基础建模。 2、进一步了解Witness的建模与仿真过程。 实验步骤： Witness仿真软件是由英国lanner公司推出的功能强大的仿真软件系统。它可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体（如液压、化工、水力）系统的仿真。目前已成功运用于国际数千家知名企业的解决方案项目，有机场设施布局

优化、机场物流规划、电气公司的流程改善、化学公司的供应链物流系统规划、工厂布局优化和分销物流系统规划等。 ◆Witness的安装与启动： ?安装环境：推荐P4 1.5G以上、内存512MB及以上、独立显卡64M以上显存，Windows98、Windows2000、Windows NT以及Windows XP的操作系统支持。 ?安装步骤：⑴将Witness2004系统光盘放入CD-ROM中，启动安装程序； ⑵选择语言（English）；⑶选择Manufacturing或Service；⑷选择授权方式（如加密狗方式）。 ?启动：按一般程序启动方式就可启动Witness2004，启动过程中需要输入许可证号。 ◆Witness2004的用户界面： ?系统主界面：正常启动Witness系统后，进入的主界面如下图所示： 主界面中的标题栏、菜单栏、工具栏状态栏等的基本操作与一般可视化界面操作大体上一致。这里重点提示元素选择窗口、用户元素窗口以及系统布局区。 ?元素列表窗口：共有五项内容，分类显示模型中已经建立和可以定义的模型元素。Simulation中显示当前建立的模型中的所有元素列表；Designer中显示当前Designer Elements中的所有元素列表；System中显示系默认的特殊地点；Type中

《控制系统计算机仿真》实验指导书

实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。

控制系统综合实验模板

科技学院 综合实验报告 ( -- 第1 学期) 名称: 控制系统综合实验 题目: 水位控制系统综合实验 院系: 动力工程系 班级: 自动化09K1 学号: 09191 116 学生姓名: 秦术员 指导教师: 平玉环 设计周数: 1周 成绩: 日期: 1月7日

《控制系统》综合实验 任务书 一、目的与要求 本综合实验是自动化专业的实践环节。经过本实践环节, 使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整定等建立起完整的概念。培养学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。 1. 了解单容水箱水位控制系统的实际结构及各环节之间的关 系。 2. 学会数字控制器组态方法。 3. 掌握控制系统整定方法, 熟悉工程整定的全部内容。 二、主要内容 1．熟悉紧凑型过程控制系统, 并将系统调整为水位控制状态。 2．对数字控制器组态。 3．求取对象动态特性。 4．计算调节器参数。 5．调节器参数整定。 6．做扰动实验, 验证整定结果。 7．写出实验报告。 三、进度计划

四、实验成果要求 完成实验报告, 实验报告包括: 1．实验目的 2．实验设备 3．实验内容, 必须写出参数整定过程, 并分析控制器各参数的作用, 总结出一般工程整定的步骤。 4．实验总结, 此次实验的收获。 以上内容以打印报告形式提交。 五、考核方式 根据实验时的表现、及实验报告确定成绩。 成绩评分为经过以及不经过。 学生姓名: 秦术员 指导教师: 平玉环 1月7日

一、综合实验的目的与要求 本综合实验是自动化专业的实践环节。经过本实践环节, 使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整定等建立起完整的概念。培养学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。 1. 了解单容水箱水位控制系统的实际结构及各环节之间的关 系。 2. 学会数字控制器组态方法。 3. 掌握控制系统整定方法, 熟悉工程整定的全部内容。 二、实验正文 1. 实验设备 紧凑型过程控制系统; 上位机 2. 液位控制系统 2.1 液位控制系统流程图, 如图1

控制系统仿真实验报告

哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：

一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图

得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下

2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。

二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为

仿真实验报告经典案例概述

XXXXX 实验报告 学院（部）XX学院 课程名称生产系统仿真实验 学生姓名 学号 专业 2012年9月10日

《生产系统仿真》实验报告 年月日 学院年级、专业、班实验时间9月10日成绩 课程名称生产系统仿真 实训项目 名称 系统仿真软件的基础应 用 指导 教师 一、实验目的 通过对Flesim软件进一步的学习，建立模型，运用Flesim软件仿真该系统，观察并分析运行结果，找出所建模型的问题并进行改进，再次运行循环往复，直到找出构建该系统更为合理的模型。 二、实验内容 １、建立生产模型。 该模型生产三种产品，产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布；暂存器的最大容量为25个；检测器的检测时间服从均值为30的指数分布，预制时间为10s；传送带的传送速率为1m/s，带上可容纳的最大货件数为10个。 ２、运行生产模型。 ３、对运行结果进行分析，提出改进方案在运行，直到找到更为合理的模型。 三、实验报告主要内容 １、根据已有数据建立生产模型。 将生产系统中所需实体按组装流程进行有序的排列，并进行连接如图１所示

图1 ２、分别对发生器、暂存器、检验台和传送带进行参数设置。 （１）发生器的产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布。如图2所示。 （２）暂存器的最大容量设置为25件。如图3所示。 （3）设置检验台的检测时间服从均值为30s的指数分布，预制时间为10s.如图4所示。 （4）传送带的传送速率为1m/s，最大容量为10件。如图5所示 图2 图3 图4 图5 3、对发生器及暂存器进一步设置。 （1）发生器在生成产品时设置三种不同类型的产品，通过颜色区分。如图6所示。 （2）暂存器在输出端口通过设置特定函数以使不同颜色的产品在不同的检验台检验。如图7所示。

自动控制原理MATLAB仿真实验报告

实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些 2、 如何判断系统稳定性 3、 系统的动态性能指标有哪些 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为： ) ()()()(1 )(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,(); ,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.

物流系统flexsim仿真实验报告

广东外语外贸大学 物流系统仿真实验 通达企业立体仓库实验报告 指导教师：翟晓燕教授专业：物流管理1101 姓名：李春立 20110402088 吴可为 201104020117 陈诗涵 201104020119 丘汇峰 201104020115

目录 一、企业简介 (2) 二、通达企业立体仓库模型仿真 (2) 1................................ 模型描述：2 2................................ 模型数据：3 3.............................. 模型实体设计4 4.................................. 概念模型4 三、仿真模型内容——Flexsim模型 (4) 1.................................. 建模步骤4 2.............................. 定义对象参数5 四、模型运行状态及结果分析 (7) 1.................................. 模型运行7 2................................ 结果分析：7 五、报告收获 (9) 一、企业简介 二、通达企业立体仓库模型仿真 1. 模型描述： 仓储的整个模型分为入库和出库两部分，按作业性质将整个模型划分为暂存区、分拣区、

储存区以及发货区。 入库部分的操作流程是： ①.（1）四种产品A，B，C，D首先到达暂存区，然后被运输到分类输 送机上，根据设定的分拣系统将A，B，C，D分拣到1，2,3,4，端口； ②.在1,2,3,4，端口都有各自的分拣道到达处理器，处理器检验合格 的产品被放在暂存区，不合格的产品则直接吸收掉；每个操作工则将暂存 区的那些合格产品搬运到货架上；其中，A，C产品将被送到同一货架上， 而B，D则被送往另一货架； ③.再由两辆叉车从这两个货架上将A/B，C/D运输到两个暂存区上； 此时，在另一传送带上送来包装材料，当产品和包装材料都到达时，就可 以在合成器上进行对产品进行包装。 出库部分的操作流程是：包装完成后的产品将等待被发货。 2. 模型数据： ①.四种货物A，B，C，D各自独立到达高层的传送带入口端： A: normal(400,50) B: normal(400,50) C: uniform(500,100) D: uniform(500,100) ②.四种不同的货物沿一条传送带，根据品种的不同由分拣装置将其推 入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣道到达操作台。 ③.每检验一件货物占用时间为60,20s。 ④.每种货物都可能有不合格产品。检验合格的产品放入检验器旁的暂 存区；不合格的吸收器直接吸收；A的合格率为95%，B为96%，C的合格 率为97%，D的合格率为98%。 ⑤.每个检验操作台需操作工一名，货物经检验合格后，将货物送至货 架。 ⑥.传送带叉车的传送速度采用默认速度（包装物生成时间为返回60 的常值），储存货物的容器容积各为1000单位，暂存区17,18，21容量为 10；

计算机仿真实验四-基于Simulink控制系统仿真与综合设计

实验四 基于Simulink 控制系统仿真与综合设计 4.1实验目的 1）熟悉Simulink 的工作环境及其功能模块库； 2）掌握Simulink 的系统建模和仿真方法； 3）掌握Simulink 仿真数据的输出方法与数据处理； 4）掌握利用Simulink 进行控制系统的时域仿真分析与综合设计方法； 5）掌握利用 Simulink 对控制系统的时域与频域性能指标分析方法。 4.2实验内容与要求 4.2.1 实验内容 图4.1为单位负反馈系统。分别求出当输入信号为阶跃函数信号)(1)(t t r =、斜坡函数信号t t r =)(和抛物线函数信号2/)(2t t r =时，系统输出响应)(t y 及误差信号)(t e 曲线。若要求系统动态性能指标满足如下条件：a) 动态过程响应时间s t s 5.2≤；b) 动态过程响应上升时间s t p 1≤；c) 系统最大超调量%10≤p σ。按图4.2所示系统设计PID 调节器参数。 图4.1 单位反馈控制系统框图

s 119.010+s 1 007.01+s + - )(t r ) (t y ) (t e PID 图4.2 综合设计控制系统框图 4.2.2 实验要求 １） 采用Simulink 系统建模与系统仿真方法，完成仿真实验； ２） 利用Simulink 中的Scope 模块观察仿真结果，并从中分析系统 时域性能指标（系统阶跃响应过渡过程时间，系统响应上升时间，系统响应振荡次数，系统最大超调量和系统稳态误差）； ３） 利用Simulink 中Signal Constraint 模块对图4.2系统的PID 参 数进行综合设计，以确定其参数； ４） 对系统综合设计前后的主要性能指标进行对比分析，并给出PID 参数的改变对闭环系统性能指标的影响。 4.3确定仿真模型 在Simulink 仿真环境中，打开simulink 库，找出相应的单元部件模型，并拖至打开的模型窗口中，构造自己需要的仿真模型。如图所示：

物流系统flexsim仿真实验报告

物流系统f l e x s i m仿真 实验报告 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

广东外语外贸大学 物流系统仿真实验 通达企业立体仓库实验报告 指导教师：翟晓燕教授专业：物流管理1101

目录

一、企业简介 二、通达企业立体仓库模型仿真 1.模型描述： 仓储的整个模型分为入库和出库两部分，按作业性质将整个模型划分为暂存区、分拣区、储存区以及发货区。 入库部分的操作流程是： ①.（1）四种产品A，B，C，D首先到达暂存区，然后被运 输到分类输送机上，根据设定的分拣系统将A，B，C，D分拣到 1，2,3,4，端口； ②.在1,2,3,4，端口都有各自的分拣道到达处理器，处理 器检验合格的产品被放在暂存区，不合格的产品则直接吸收掉； 每个操作工则将暂存区的那些合格产品搬运到货架上；其中，A， C产品将被送到同一货架上，而B，D则被送往另一货架； ③.再由两辆叉车从这两个货架上将A/B，C/D运输到两个 暂存区上；此时，在另一传送带上送来包装材料，当产品和包装 材料都到达时，就可以在合成器上进行对产品进行包装。 出库部分的操作流程是：包装完成后的产品将等待被发货。 2.模型数据： ①.四种货物A，B，C，D各自独立到达高层的传送带入口端：

A:normal(400,50)B:normal(400,50)C:uniform(500,100)D:uniform(500,100) ②.四种不同的货物沿一条传送带，根据品种的不同由分拣 装置将其推入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣道到达操作 台。 ③.每检验一件货物占用时间为60,20s。 ④.每种货物都可能有不合格产品。检验合格的产品放入检 验器旁的暂存区；不合格的吸收器直接吸收；A的合格率为95%， B为96%，C的合格率为97%，D的合格率为98%。 ⑤.每个检验操作台需操作工一名，货物经检验合格后，将 货物送至货架。 ⑥.传送带叉车的传送速度采用默认速度（包装物生成时间 为返回60的常值），储存货物的容器容积各为1000单位，暂存 区17,18，21容量为10； ⑦.分拣后A、C存放在同一货架，B、D同一货架，之后由 叉车送往合成器。合成器比例A/C : B/D : 包装物 = 1： 1 ：4 整个流程图如下： 3.模型实体设计

控制系统仿真实验报告1

昆明理工大学电力工程学院学生实验报告 实验课程名称：控制系统仿真实验 开课实验室：年月日

实验一 电路的建模与仿真 一、实验目的 1、了解KCL 、KVL 原理； 2、掌握建立矩阵并编写M 文件； 3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ； 4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。 二、实验内容 电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。 I V S V 1 V 2 图1 三、列写电路方程 （1）用欧姆定律求出电流和电压 （2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压

四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序 （2）M文件求解结果 五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值

六、结果比较与分析

实验二数值算法编程实现 一、实验目的 掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。 二、实验说明 1．给出拉格朗日插值法计算数据表； 2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据； 3．根据MATLAB软件特点和算法流程框图，利用MATLAB软件进行上机编程； 4．调试和完善MATLAB程序； 5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。 三、实验原始数据 上机编写拉格朗日插值算法的程序，并以下面给出的函数表为数据基础，在整个插值区间上采用拉格朗日插值法计算(0.6) f，写出程序源代码，输出计算结果： 四、拉格朗日插值算法公式及流程框图

《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告

《MATLAB与控制系统仿真》 实验报告 班级： 学号： 姓名： 时间：2013 年 6 月

目录实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）实验二MATLAB环境的熟悉与基本运算（二）实验三MATLAB语言的程序设计 实验四MATLAB的图形绘制 实验五基于SIMULINK的系统仿真 实验六控制系统的频域与时域分析 实验七控制系统PID校正器设计法 实验八线性方程组求解及函数求极值

实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一） 一、实验目的 1．熟悉MATLAB开发环境 2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算 二、实验基本原理 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 2.掌握MATLAB常用命令 表1 MATLAB常用命令 变量与运算符 3．1变量命名规则 3．2 MATLAB的各种常用运算符 表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符

| Or 逻辑或 ~ Not 逻辑非 Xor逻辑异或 符号功能说明示例符号功能说明示例 ：1:1:4;1:2:11 . ；分隔行.. ，分隔列… （）% 注释 [] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令 {} 构成单元数组= 用于赋值 的一维、二维数组的寻访 表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式 三、主要仪器设备及耗材 计算机 四．实验程序及结果 1、新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符） 2、启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。 3、学习使用help命令。

生产系统仿真实验报告

实验一：工艺原则布置 实验项目名称：工艺原则布置( ) 实验项目性质：综合性实验 所属课程名称：《设施规划与物流分析》 实验计划学时：学时 一、实验目的 通过本实验，掌握四种布置设计方法中最常用的工艺原则布置。 二、实验内容和要求 对于常用的工艺原则布置设计，最常用的设计方法为新建法（）和改建法（），最常用的工具是从至表（）。 本试验要求学生在熟练掌握工艺原则布置方法的基础上，使用物流仿真软件实现布置设计。 要求： . 认真学习教材第章第节 . 复习运筹学的二次分配问题 . 预先查阅遗传算法相关基本概念 三、实验主要仪器设备和材料 电脑，软件 四、实验方法、步骤及结果测试 见附录一 五、实验报告要求 实验报告要求：任选思考题中的一题 . 教材方法求解，确定你的最佳布置并计算物流量大小。 . 进行建模，可以仿照附录的步骤进行，相关的图、表、文字说明全过程体现在试验报告内。 . 请考虑并回答问题：如果只知道搬运量的从至表和作业单位设施的面积，以及总面积大小，具体位置不能确定，这时我们一般采用的是方法来进行布置设计，如何在实现？不需要你在里面建模，但是希望你考虑实现的方法和一些设想，请把这些思考内容体现在你的实验报告最后，这是体现综合性和设计性的关键点，也是决定你的成绩的评判标准之一。 这里我们统一：假设有台设备要布置到个工作地 ．作业单位到作业单位之间如果有物料交换，则二者间的搬运量为。(,…) (,…) ．工作地到工作地之间搬运距离为。(,…) (,…) ．总的物流量：，而工艺原则布置优劣评判的其中一个标准是。 问题回答： 、通过作业单位搬运量从至表和作业单位距离从至表运行程序得出物流相关表。

控制系统数字仿真实验报告

控制系统数字仿真实验报告 班级：机械1304 姓名：俞文龙 学号： 0801130801

实验一数字仿真方法验证1 一、实验目的 1.掌握基于数值积分法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 2.掌握基于离散相似法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 3.熟悉MATLAB语言及应用环境。 二、实验环境 网络计算机系统（新校区机电大楼D520），MATLAB语言环境 三实验内容 （一）试将示例1的问题改为调用ode45函数求解，并比较结果。 实验程序如下； function dy = vdp(t,y) dy=[y-2*t/y]; end [t,y]=ode45('vdp',[0 1],1); plot(t,y); xlabel('t'); ylabel('y');

（二）试用四阶RK 法编程求解下列微分方程初值问题。仿真时间2s ，取步长h=0.1。 ?????=-=1 )0(2y t y dt dy 实验程序如下: clear t0=0; y0=1; h=0.1; n=2/h; y(1)=1; t(1)=0; for i=0:n-1 k1=y0-t0^2; k2=(y0+h*k1/2)-(t0+h/2)^2; k3=(y0+h*k2/2)-(t0+h/2)^2;

k4=(y0+h*k3)-(t0+h)^2; y1=y0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; t1=t0+h; y0=y1; t0=t1; y(i+2)=y1; t(i+2)=t1; end y1 t1 figure(1) plot(t,y,'r'); xlabel('t'); ylabel('y'); （三）试求示例3分别在周期为5s的方波信号和脉冲信号下的响应，仿真时间20s，采样周期Ts=0.1。

实验四 PID控制系统的Simulink

自动控制理论 上 机 实 验 报 告 学院：机电工程学院 班级：13级电信一班 姓名： 学号：

实验四 PID 控制系统的Simulink 仿真分析 一、实验目的和任务 1．掌握PID 控制规律及控制器实现。 2．掌握用Simulink 建立PID 控制器及构建系统模型与仿真方法。 二、实验原理和方法 在模拟控制系统中，控制器中最常用的控制规律是PID 控制。PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID 控制规律写成传递函数的形式为a s K s Ki K s T s T K s U s E s G d p d i p ++=++==)11()()()( 式中，P K 为比例系数；i K 为积分系数；d K 为微分系数；i p i K K T = 为积分时间常数；p d d K K T =为微分时间常数； 简单来说，PID 控制各校正环节的作用如下： （1）比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立 即产生控制作用，以减少偏差。 （2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决 于积分时间常数i T ，i T 越大，积分作用越弱，反之则越强。 （3）微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。 三、实验使用仪器设备 计算机、MATLAB 软件 四、实验内容(步骤） 1、在MATLAB 命令窗口中输入“simulink ”进入仿真界面。 2、构建PID 控制器：（1）新建Simulink 模型窗口（选择“File/New/Model ”）,在Simulink Library Browser 中将需要的模块拖动到新建的窗口中，根据PID 控制器的传递函数构建出如下模型：

FLEXSIM软件在生产物流系统仿真实验报告

FLEXSIM软件在生产物流系统仿真实验报告 专业：学号：姓名： 1.FLEXSIM软件简介 Flexsim是一个强有力的分析工具，可帮助工程师和设计人员在系统设计和运作中做出智能决策。采用Flexsim，可以建立一个真实系统的3D计算机模型，然后用比在真实系统上更短的时间或者更低的成本来研究系统。 Flexsim是一个通用工具，已被用来对若干不同行业中的不同系统进行建模。Flexsim已被大小不同的企业成功地运用。使用Flexsim可解决的3个基本问题 1）服务问题 - 要求以最高满意度和最低可能成本来处理用户及其需求。 2）制造问题 - 要求以最低可能成本在适当的时间制造适当产品。 3）物流问题 - 要求以最低可能成本在适当的时间，适当的地点，获得适当的产品。 2.实验内容及目的 在这一个实验中，我们将研究三种产品离开一个生产线进行检验的过程。有三种不同类型的临时实体将按照正态分布间隔到达。临时实体的类型在类型1、2、3三个类型之间均匀分布。当临时实体到达时，它们将进入暂存区并等待检验。有三个检验台用来检验。一个用于检验类型1，另一个检验类型2，第三个检验类型3。检验后的临时实体放到输送机上。在输送机终端再被送到吸收器中，从而退出模型。图1-1是流程的框图。 本实验的目的是学习以下内容：

?如何建立一个简单布局 ?如何连接端口来安排临时实体的路径 ?如何在Flexsim实体中输入数据和细节 ?如何编译模型 ?如何操纵动画演示 ?如何查看每个Flexsim实体的简单统计数据 3.实验过程 为了检验Flexsim软件安装是否正确，在计算机桌面上双击Flexsim3.0图标打开应用程序。软件装载后，将看到Flexsim菜单和工具按钮、库、以及正投影视图的视窗。 步骤1：从库里拖出所有实体拖到正投影视图视窗中，如图1-3所示： 图1-3 完成后，将看到这样的一个模型。模型中有1个发生器、1个暂存区、3个处理 器、3个输送机和1个吸收器。 步骤2：连接端口 下一步是根据临时实体的路径连接端口。连接过程是：按住“A” 键，然后用鼠标左键点击发生器并拖曳到暂存区，再释放鼠标键。拖曳时你将看到一条黄线，

(修改后) 系统仿真综合实验指导书(2011[1].6)

系统仿真综合实验指导书 电气与自动化工程学院 自动化系 2011年6月

前言 电气与自动化工程学院为自动化专业本科生开设了控制系统仿真课程，为了使学生深入掌握MATLAB语言基本程序设计方法，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和综合设计，同时开设了控制系统仿真综合实验，30学时。为了配合实验教学，我们编写了综合实验指导书，主要参考控制系统仿真课程的教材《自动控制系统计算机仿真》、《控制系统数字仿真与CAD》、《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》及《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。

实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB 主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《自动控制系统计算机仿真》的相关章节。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink:

哈工大 计算机仿真技术实验报告 仿真实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计

基于Simulink 控制系统仿真与综合设计 一、实验目的 (1) 熟悉Simulink 的工作环境及其功能模块库； (2) 掌握Simulink 的系统建模和仿真方法； (3) 掌握Simulink 仿真数据的输出方法与数据处理； (4) 掌握利用Simulink 进行控制系统的时域仿真分析与综合设计方法； (5) 掌握利用 Simulink 对控制系统的时域与频域性能指标分析方法。 二、实验内容 图2.1为单位负反馈系统。分别求出当输入信号为阶跃函数信号)(1)(t t r =、斜坡函数信号t t r =)(和抛物线函数信号2/)(2t t r =时，系统输出响应)(t y 及误差信号)(t e 曲线。若要求系统动态性能指标满足如下条件：a) 动态过程响应时间s t s 5.2≤；b) 动态过程响应上升时间s t p 1≤；c) 系统最大超调量%10≤p σ。按图1.2所示系统设计PID 调节器参数。 图2.1 单位反馈控制系统框图

图2.2 综合设计控制系统框图 三、实验要求 (1) 采用Simulink系统建模与系统仿真方法，完成仿真实验； (2) 利用Simulink中的Scope模块观察仿真结果，并从中分析系统时域性能指标（系统阶跃响应过渡过程时间，系统响应上升时间，系统响应振荡次数，系统最大超调量和系统稳态误差）； (3) 利用Simulink中Signal Constraint模块对图2.2系统的PID参数进行综合设计，以确定其参数； (4) 对系统综合设计前后的主要性能指标进行对比分析，并给出PID参数的改变对闭环系统性能指标的影响。 四、实验步骤与方法 4.1时域仿真分析实验步骤与方法 在Simulink仿真环境中，打开simulink库，找出相应的单元部件模型，并拖至打开的模型窗口中，构造自己需要的仿真模型。根据图2.1 所示的单位反馈控制系统框图建立其仿真模型，并对各个单元部件模型的参数进行设定。所做出的仿真电路图如图4.1.1所示。