1. Предисловие

В MATLAB Simulink можно использовать для создания имитационной модели принципа автоматического управления. Simulink — это набор инструментов для MATLAB, используемый для построения, моделирования и анализа моделей динамических систем. Системы с разомкнутым и замкнутым контуром можно моделировать с использованием различных компонентов и модулей, доступных в Simulink.

В этой статье сначала представлены концепции систем с разомкнутым контуром и систем с замкнутым контуром в принципах автоматического управления, затем представлены некоторые простые модули в Simulink (генератор сигналов, модуль передаточной функции, осциллограф и т. д.) и, наконец, строится конкретная имитационная модель.

Официальный сайт Матлаба:

MATLAB — Информация о продукте языка технических вычислений (mathworks.cn)

https://ww2.mathworks.cn/products/matlab.html

2. Simulink~принцип автоматического управления

1. Официальный учебник Simulink

2. Система с разомкнутым контуром и система с замкнутым контуром.

а. Система с открытым контуром.

Разомкнутая система – это система без контуров обратной связи. В разомкнутой системе выходной сигнал контроллера передается непосредственно на исполнительный механизм в качестве входного сигнала, а исполнительный механизм передает выходной сигнал на управляемый объект. Управляемый объект обрабатывает входной сигнал и формирует соответствующий выходной сигнал. Системы с разомкнутым контуром не учитывают разницу между выходным сигналом и желаемым значением, поэтому нет возможности исправить или отрегулировать выходной сигнал контроллера. Такие системы часто используются для простых задач управления или для предварительной оценки системы.

Пример:

Кривая скорости автомобиля в пределах 0-200 с:

добавить помехи

Транспортное средство двигалось устойчиво с открытием педали на 0,5 до 200 с и внезапно столкнулось со спуском (с постоянным уклоном) на 200 с.

б. Система замкнутого цикла.

Система с обратной связью, также известная как система управления с обратной связью, представляет собой систему с петлей обратной связи. В системе с замкнутым контуром выходная мощность системы измеряется и сравнивается с желаемой выходной мощностью. На основе сравнения контроллер корректирует свой выходной сигнал, чтобы уменьшить разницу между выходным сигналом и желаемым значением. Системы с замкнутым контуром обеспечивают контроль и стабильность системы за счет постоянного мониторинга и регулировки. Такие системы лучше справляются с внешними возмущениями и изменениями параметров и обеспечивают более точное управление.

Пример:

Педаль акселератора управляется контроллером (водителем), а фактическая скорость автомобиля может быть измерена шумным датчиком скорости.

• Разница между системой с разомкнутым контуром и системой с замкнутым контуром заключается в наличии механизма обратной связи.
  • Разомкнутая система не имеет механизма обратной связи.,Выход не регулируется;
  • Система с замкнутым контуром регулирует выходную мощность посредством механизма обратной связи.,чтобы приблизить его к ожидаемому значению.

3. Моделирование модели Simulink

1. Генератор сигналов

Генератор сигналов — это устройство или модуль, используемый для генерации различных типов сигналов. В принципах автоматического управления генераторы сигналов часто используются для подачи входных сигналов для моделирования различных рабочих условий и проверки реакции системы.

а. Генератор шагового сигнала.

Генератор сигналов шага используется для генерации сигнала шага, также известного как сигнал единичного шага. Ступенчатый сигнал — это сигнал, который в определенный момент внезапно переходит из одного устойчивого состояния в другое стабильное состояние. Шаговые сигналы часто используются для проверки реакции и стабильности системы. Генератор шагового сигнала может устанавливать момент и амплитуду перехода для имитации различных условий работы.

Прямой поиск: шаг

б. Генератор импульсных сигналов.

Генератор импульсных сигналов используется для генерации импульсных сигналов, также известных как прямоугольные импульсные сигналы. Импульсный сигнал — это сигнал, который остается стабильным в течение определенного периода времени, а затем внезапно мутирует. Импульсные сигналы часто используются для проверки частотной характеристики и передаточной функции системы. Генератор импульсных сигналов может устанавливать ширину импульса, интервал импульса и амплитуду импульса для имитации различных рабочих условий.

Прямой поиск: генератор импульсов

2. Точка сравнения

Вы также можете выполнить поиск напрямую: сумма

3. Передаточная функция

Передаточная функция — это математическая функция, описывающая взаимосвязь между входом и выходом линейной стационарной системы. В автоматическом управлении передаточные функции часто используются для описания динамических характеристик и частотной характеристики системы. Передаточная функция может быть выражена как соотношение между выходом и входом, где и вход, и выход являются сложными функциями.

а. Пропорциональная ссылка

Передаточная функция равна K и может быть найдена напрямую: Усиление

б. Инерционная связь.

Передаточная функция

\frac{1}{Ts + 1}

, вы также можете выполнить поиск напрямую: Transfer Fcn

в. Интегральная ссылка

Передаточная функция

\frac{1}{s}

, вы также можете выполнить прямой поиск: Интегратор

d. Производная ссылка.

Передаточная функцияs,Вы также можете напрямуюпоиск：Derivative

4. Осциллограф

Вы также можете выполнить поиск напрямую: объем

4. Типичный пример

Структура системы

Процесс строительства

• Перетащите в каждый модуль

• Соединять

• Перетащите и соедините все модули, как указано выше.
• Дважды щелкните, чтобы изменить параметры модели.

Результаты экспериментов