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数控技术
Simulink仿真技术在自动控制原理中的应用
刘洋裴洲奇
（大连海洋大学应用技术学院辽宁大连116023
摘要Simulink是MATLAB下的面向结构图方式的仿真环境,Simulink与用户交互接口是基于Windows的图形编程方法，因此非常易于接受，使用十分灵活方便。日前Simulink作为Matlab的重要组成部分，已经成为仿真研究的重要工具。本文主要介绍Simulink在自动控制原理专业课中的应用。
关键词:Simulink自动控制原理
中图分类号：TP319
文献标识码:A
文章编号:1007-9416(2014)07-0017-01
自动控制原理在电气工程与自动化专业中，是研究各类控制系统共性的一门学科理论性强，知识覆盖面广且与生产紧密联系的课程。在教学中要特别注意各种电路的分析，从分析中进一步理解电路工作情况，在电路分析中，随着电路规模的日益庞大，线路更加复杂，电路仿真技术越来越受到业界的重视，它的设计理念已逐渐普及到企业与大专院校，在电子工程设计、电子类课程教学中得到广泛的应用。掌握和应用仿真技术成为自动化相关专业必备的技能之一，电路仿真经过广泛的实践，被证明是相当有效的分析技术，采用电路仿真技术可以对不同的电路设计方案进行模拟分析，保证设计理论的正确。在电路形式确定后，对电路元件的参数进行灵敏度
的分析和容差分析，优化元件参数，保证设计质量。电路设计采用仿真技术能极大的减少人工劳动，缩短设计周期，降低设计成本，准确可靠，Matlab作为功能强大的仿真工具，同时有对电力电子电路的仿真能力，利用M文件可以编写计算电路中的参数，还可以利用
Simulink搭建更直观的仿真模型，进行电路分析。 1Matlab/Simulink介绍
MATLAB是基于特征值计算和线性代数软件包开发的一种高级语言，具有超强的计算能力，在MATLAB中有超过500种的数学、统计、科学及工程方面的函数可供使用，而且简便快捷。一种十分有效的工具，能解决在系统仿真和控制系统计算机辅助设计领域的数学与研究中遇到的间题，在MATLAB语言的发展进程中，许多有代表性的成就是和控制界的要求与贡献分不开的。Simulink是MATLAB下的面向结构图方式的仿真环境，对于结构复杂的控制系统，要快速建立系统模型是较为困难的，而Simulink与用户的交互接口是基于Win-
图1仿真模型的阶跃响应
他的
Tere Pe 公用
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图2引入反馈后的仿真模型
收稿日期：201407-03
图3引入反馈后仿真输出波形
dows的图形编程方法，因此易于接受，使用十分方便。Simulink是实现动态系统建模和仿真的集成环境，其主要功能是实现动态系统建模、仿真与分析，从而可以在实际系统制作出来之前，预先对系统进行仿真与分析，并可以对系统做适当的实时修改或者按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，以提高系统的性能，减少设计系
统过程中反复修改的时间，实现高效率地开发系统的目标。 2Matlab/Simulink教学实例分析
某调速系统为单位负反馈系统，当输人信号为阶跃信号，前向通道的传递函数分别为和积分环节时，分析系统的性能。在Simulink环境下构建原始系统的结构图，进行仿真，结果如图1。
从系统的阶跃响应可以看到，原始系统的超调量大于50%，并且振荡次数也比较多，但因为存在积分环节，所以系统是静态无差的。并且，系统的上升时间比较快，不过因为振荡比较剧烈，所以过渡过程的时间比较长，系统的动态性能不好。为了改善系统的性能，在原系统中引人反馈环节采用比例和死区非线性反馈，在Simulink环境下构建引入比例和死区非线性反馈结构图，如图2所示。
对比图1和图3可以看出，接人死区非线性校正装置后，系统的上升时间大约为4s，超调量小于5%，过渡过程时间不超过8s，综合了输出反馈和比例反馈的优点，补偿了它们的缺点。系统的动态性能得到了改善。采用Simulink仿真后，克服了传统的画图的繁项，简化
了设计调试的过程，形象直观，便于分析讨论。 3结语
从上面的例子可以看出，仿真电路作为一种模拟技术，能够很好的模拟真实的电路，为实际电路提供数据基础。Simulink提供一种具有良好的人机交互界面的软件，和其他仿真软件相比，可以节省大量的编程时间，使用Simulink制作多媒体在课堂上教学效果非常好，可以演示实例给学生看，将抽象难懂的理论形象化，便于学生理解掌握。通过上面的分析过程，可以看出仿真能使教学更直观。形
象易于理解，起到了事率功倍的效果。参考文献
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[3]严万春.MATLAB软件在控制系统分析中的应用[J].机械工程与自动化.2009(2)
作备简介刘洋(1975一)女,迁宁锦州人,本科,毕业于迁宁工业大学,大连海洋大学应用技术学院电气与信息工程系教师,讲师,研究方向:控制工程