控制系统仿真实验报告

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：计算中心2082015年6月16日年级、专业、班学号姓名成绩实验项目名称指导教师教师评语教师签名：年月日一、实验目的二、实验原理三、使用仪器、材料四、实验步骤五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）六、实验结果及分析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，27R，20SVV。试求恒压源的电流I和电压1V、2V。+_IR1VSV1R2V2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(1)I=Vs/(R1+R2)=2A,V1=I*R1=6V,V2=I*R2=14V(2)I*R1+I*R2-Vs=0,V1=I*R1,V2=I*R2,=I=2A,V1=6V,V2=14V.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（1）M文件源程序R1=3;R2=7;Vs=20;I=Vs/(R1+R2)V1=I*R1V2=Vs-V1（2）M文件求解结果I=2V1=6V2=14五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值电流I波形I=2A电压U1波形,U1=6V电压U2波形,U2=14V六、结果比较与分析根据M文件编程输入到matlab中，实验结果与理论计算结果一致。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：x-2.15-1.000.011.022.033.25()fx17.037.241.052.0317.0623.05四、拉格朗日插值算法公式及流程框图N=5,则使用六点插值公式：))()()()(())()()()(()(50403020105432105xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxyxL+))()()()(())()()()((5141312101543201xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxy+))()()()(())()()()((5242321202543102xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxy+))()()()(())()()()((5343231303542103xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxy+))()()()(())()()()((5434241404532104xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxy+))()()()(())()()()((4535251505432105xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxy15.20x00.11x01.02x02.13x03.24x25.35x6.0x03.170y24.71y05.12y03.23y06.174y05.235y输入xnYX、、,0yk=1,…n1pj=1…nk=j?)/()(*jkjxxxxppkypyy*输出x，y五、程序代码functiony=lagrange(x0,y0,x);x0=[-2.15-1.000.011.022.033.25];y0=[17.037.241.052.0317.0623.05];x=[0.6]n=length(x0);m=length(x);fori=1:mz=x(i);s=0.0;fork=1:np=1.0;forj=1:nifj~=kp=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));endends=p*y0(k)+s;endy(i)=s;end六、计算结果(0.6)f=0.0201实验三动态电路的建模及仿真一、实验目的1．了解动态电路的理论，掌握动态电路建模的基本原理；2．熟悉MATLAB的Simulink模块，并掌握使用模块搭建过程。二、实验说明电力系统是一个大规模、时变的复杂系统，主要由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成，在国民经济中占有非常重要的作用。动态过程是电力系统中的存在的常态结构形式，为了更好的理解动态过程的理论，掌握动态过程的物理本质，本实验利用MATLAB搭建一个包含RLC元件的简单动态系统，采用编程和数值模型仿真的方法分别进行分析计算，得出计算结果。三、实验内容电路如图2所示，该电路是一个RLC电路，已知200SVV，6410()LH，6410()CF，1.5R。试求电感的电流LI和电容的电压CU。+_LVSRCILUC图2四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序（2）M文件求解结果由基尔霍夫定律分析得：LCCICURCdtdU11LUULdtdISCL1functionsecord=zy3(t,y)US=200;L=0.000004;C=0.000004;R=1.5;secord=[(-1/(R*C))*y(1)+(1/C)*y(2);(-1/L)*y(1)+(US/L)];然后在commandandwindow上输入：然后在commandandwindow上输入：clear;tspan=[0,10];y0=[0;0];tspan=[0,0.0001];y0=[0;0];[t,yy]=ode45('zy3',tspan,y0);plot(t,yy);xlabel('t');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、结果比较与分析在使用MATLAB解决正弦稳态电路的时候一般可以采用欧拉公式法和相量法两种思路进行理论分析计算。掌握SIMULINK建模的方法，使用SIMULINK对正弦稳态电路进行建模分析。实验四正弦稳态电路的设计及仿真一、实验目的1、掌握正弦稳态电路分析的方法；2、并掌握使用模块搭建过程。二、实验说明电力系统在正弦稳态电源的激励下会在整个系统中产生正弦稳态的响应，一般在对正弦稳态电路进行分析的时候采用相量法进行分析。在使用MATLAB解决正弦稳态电路的时候一般可以采用欧拉公式法和相量法两种思路进行理论分析计算。掌握SIMULINK建模的方法，使用SIMULINK对正弦稳态电路进行建模分析。三、实验内容电路如图3所示，该电路是一个正弦稳态电路，已知1235RRR，2LX，3CX，1150()USV，250()USV，30()ISA。试求各支路电流，并且绘制各支路电流的时间曲线。+_LUS1R1Ci2R2R3+_US2isi1i3i4i5图3四、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R1=5;R2=5;R3=5;XL=2;XC=3;US1=15;US2=5;IS=3;R=[11100;00-111;R1-j*XL000;R10-R2-R30;000-R3-j*XC];U=[-IS;IS;US1;US2;US2];I=R\UUR=I(1)*R1UC=-j*XC*I(5)w=314;t=0:0.001:0.1;I1=abs(I(1))*sin(w*t+angle(I(1)));I2=abs(I(2))*sin(w*t+angle(I(2)));I3=abs(I(3))*sin(w*t+angle(I(3)));I4=abs(I(4))*sin(w*t+angle(I(4)));I5=abs(I(5))*sin(w*t+angle(I(5)));UR1=abs(UR)*sin(w*t+angle(UR));UC1=abs(UC)*sin(w*t+angle(UC));plot(t,I1,t,I2,t,I3,t,I4,t,I5,t,UR1,t,UC1)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、结果比较与分析求出了各条支路的电流，其幅值分别为I1=3.06，I2=6.30，I3=0.82，I4=2.16；I5=4.12。通过仿真我们求得各个支路电流的波形图，从图中可以看出各条支路幅值与编程计算出来的幅值相差不大。