20201实验指南：Simulink实战与PID控制子系统

实验指导书-系统仿真-20201主要涉及的是Matlab和Simulink在系统仿真实验中的应用。本实验旨在让学生深入理解并掌握Matlab的Simulink工具箱，重点涵盖以下几个关键知识点： 1. **Simulink基础知识**：学生需要学习如何在Simulink环境中建立模型，包括基本组件的使用（如线性环节、PID控制器等）、模块的复制、剪切和粘贴，以及对模型进行命名和组织。同时，他们将学习如何创建子系统，这是构建复杂模型时的一种重要设计策略。 2. **子系统技术**：在实验中，要求学生对PID控制器部分采用子系统技术，这涉及到如何将控制器功能封装在一个独立的子系统中，以便于管理和复用。通过这种方式，可以提高模型的清晰度和可维护性。 3. **多通道仿真**：学生需在同一示波器上观察输入信号(input)与输出信号(output)的实时对比，这有助于理解系统的动态行为和响应特性。 4. **数据输出与绘图**：输出的数据output需要被导出到MATLAB工作空间，并通过plot函数进行可视化，展示系统的输出特性，如响应曲线，这对于结果的分析和理解至关重要。 5. **非线性系统仿真**：通过建立非线性微分方程的数值解模型，学生会学习如何处理和模拟非线性动态系统的行为，如初始值的设定和系统响应曲线的绘制。 6. **飞行控制系统仿真**：实验还涉及飞行控制系统的建立，通过单位阶跃输入分析系统的性能，这进一步展示了Simulink在复杂控制系统仿真的实用价值。 7. **弹簧-质量-阻尼器系统**：最后，学生要模拟弹簧-质量-阻尼器系统的动态响应，通过定义用户自定义的外力F(t)，探究不同激励下系统的响应特性，增强对系统动态响应的理解。 在整个实验过程中，学生需要遵循自顶向下的设计原则，通过实际操作加深对Simulink工具的理解，提升问题解决能力和系统仿真技能。此外，实验结束时的小结部分要求学生分享他们的学习体会、思考和对未来实验的改进建议，这有助于知识的巩固和反思学习的过程。