采样控制系统Simulink仿真详解：步骤与模型构建

本课件资料主要关注系统建模与Simulink仿真，特别是针对第5章的"采样控制系统仿真"。采样控制系统是一种将连续控制系统通过模拟采样过程转化为离散形式进行控制的设计方法。在数字仿真中，尽管采样控制系统具有独特的特性，但从建模角度来说，它本质上仍属于连续系统范畴。 5.1章节详细介绍了采样控制系统的基本结构，包括采样开关（A/D转换器）、数模转换器或信号重构器、离散的数字控制器以及连续的被控对象或过程。系统通常由一个采样器和一个保持器构成，类似于离散系统，使得离散相似法成为仿真工具的一个有效手段。然而，采样控制系统的特点在于其采样周期、采样位置和保持器的实际存在，以及可能不同的仿真步距与实际采样周期的关系。 5.2部分着重于采样周期（Ts）与仿真步距（T）的讨论。采样周期决定了系统的实际行为，而仿真步距则是模拟过程中的时间间隔。有三种常见选择：一是采样周期等于仿真步距，适用于采样周期较小、系统阶次较低的情况；二是仿真步距小于采样周期，这可能导致仿真效率提升但需考虑误差；三是调整数字控制器的采样间隔，灵活性更高但可能影响系统的精确性。 模型构建时，如果采样周期等于仿真步距（T=Ts），则可以采用连续部分离散化的简化方法，即在连续部分的输入端加入采样器和信号重构器，避免在系统内部过多的虚拟采样操作。特别地，当H(s)为零阶信号重构器时，模型简化为G(z)的直接转换。 第5章的内容深入探讨了采样控制系统在Simulink仿真实现中的关键要素，包括模型构建策略和仿真参数选择，旨在帮助学生理解和掌握如何有效地利用Simulink工具进行这类系统的仿真分析。