实验一 运用MTALB进行时/频域分析

实验目的

1. 了解学会MATLAB的基本操作

2. 运用MATLAB进行系统建模及时域分析

实验内容

1. 掌握MATLAB的启动/关闭、数据输入、图形输出

2. 对如下系统进行建模（传递函数、极点增益、态空间方程）

3. 进行系统的时域，频域分析

1、求系统开环和闭环的单位阶跃响应（亦可是其它单位响应）

2、用零极点模型画出系统的Simulink模型

3、对系统进行频域分析及求出幅值和相值裕度，并画出波特图

1.系统开环单位阶跃响应：

   代码：

   阶跃响应图：

系统闭环单位阶跃响应：

代码：

   阶跃响应图：

2.零极点Simulink模型：

3.频域分析及Bode图：

代码：

Bode图及Gm、Pm：

实验二 基于SimEvents离散事件系统仿真

实验目的

1. 掌握离散时间系统仿真的原理及实现

2. 学会基于SimEvents仿真模型设计

实验内容

对理发店顾客问题进行仿真

问题：

假设某理发店顾客到达的间隔满足 (0,20)分钟区间内的均匀

分布，并假设理发师15分钟能完成一次理发工作，则可以用仿真方法观察理发店有几个理发师工作比较合适。

1. 建立基于SimEvents的排队模型，仿真结果及结论是？提示:实

体发生器模块、先进先出队列模块

2. 理发时间如果不是固定的15分钟，而是(12,18)分钟区间的均匀分布，建立新仿真模型，可以服务人次为多少？

1. 如图所示，当输入为480时，display显示为30.

仿真结论：

1.单个理发师8小时（480分钟）内可以为30个顾客理发。

2. 如图Simevents及其仿真输出(理发师为2)：

仿真结论：

顾客平均等待时间为3.35分钟。

当理发师大于2（如3.4等等）display结果仍为47。

当理发师数量提高，顾客等待时间减少，但总共服务顾客数量仍为47，不发生变化。如下：

 

第二篇：仿真实验报告

测量刚体的转动惯量仿真实验报告

                 少年班93   孙飞扬  2009035074

实验目的：

1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；

2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系

3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。

实验原理：

1．刚体的转动定律

具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：

M = Iβ (1)

利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。

2．应用转动定律求转动惯量

待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。

设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间内下落的高度为h=at²/2。刚体受到张力的力矩为T_r和轴摩擦力力矩M_f。由转动定律可得到刚体的转动运动方程：T_r - M_f = Iβ。绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：

m(g - a)r - M_f = 2hI/rt² (2)

M_f与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，

所以可得到近似表达式：

mgr = 2hI/ rt² (3)

式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量I。

3．验证转动定律，求转动惯量

从（3）出发，考虑用以下两种方法：

A．作m – 1/t²图法：伸杆上配重物位置不变，即选定一个刚体，取固定力臂r和砝码下落高度h，（3）式变为：

M = K₁/ t² (4)

式中K₁ = 2hI/ gr²为常量。上式表明：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。实验中选用一系列的砝码质量，可测得一组m与1/t²的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。即若所作的图是直线，便验证了转动定律。

从m – 1/t²图中测得斜率K₁，并用已知的h、r、g值，由K₁ = 2hI/ gr²求得刚体的I。

B．作r – 1/t图法：配重物的位置不变，即选定一个刚体，取砝码m和下落高度h为固定值。将式（3）写为：

r = K₂/ t （5）

式中K₂ = (2hI/ mg)^1/2是常量。上式表明r与1/t成正比关系。实验中换用不同的塔轮半径r，测得同一质量的砝码下落时间t，用所得一组数据作r－1/t图，应是直线。即若所作图是直线，便验证了转动定律。

从r－1/t图上测得斜率，并用已知的m、h、g值，由K₂ = (2hI/ mg)^1/2求出刚体的I。

实验仪器：

刚体转动仪，滑轮，秒表，砝码

实验内容：

1.调节实验装置：调节转轴垂直于水平面

调节滑轮高度，使拉线与塔轮轴垂直，并与滑轮面共面。选定砝码下落起点到地面的高度h，并保持不变。

2.观察刚体质量分布对转动惯量的影响

取塔轮半径为3.00cm，砝码质量为20g，保持高度h不变，将配重物逐次取三种不同的位置，分别测量砝码下落的时间，分析下落时间与转动惯量的关系。本项实验只作定性说明，不作数据计算。

3.测量质量与下落时间关系：

测量的基本内容是：更换不同质量的砝码，测量其下落时间t。

用游标卡尺测量塔轮半径，用钢尺测量高度，砝码质量按已给定数为每个5.0g；用秒表记录下落时间。

将两个配重物放在横杆上固定位置，选用塔轮半径为某一固定值。将拉线平行缠绕在轮上。逐次选用不同质量的砝码，用秒表分别测量砝码从静止状态开始下落到达地面的时间。对每种质量的砝码，测量三次下落时间，取平均值。砝码质量从5g开始，每次增加5g，直到35g止。

用所测数据作图，从图中求出直线的斜率，从而计算转动惯量。

4.测量半径与下落时间关系

测量的基本内容是：对同一质量的砝码，更换不同的塔轮半径，测量不同的下落时间。

将两个配重物选在横杆上固定位置，用固定质量砝码施力，逐次选用不同的塔轮半径，测砝码落地所用时间。对每一塔轮半径，测三次砝码落地之间，取其平均值。注意，在更换半径是要相应的调节滑轮高度，并使绕过滑轮的拉线与塔轮平面共面。由测得的数据作图，从图上求出斜率，并计算转动惯量。

实验数据记录及计算：

1．m – 1/t²关系：

由实验作图得斜率并计算得：I=1.99E(-3)kg*平方米

2. r – 1/t关系：

由上数据计算得：I=1.82E(-3)kg*平方米

实验小结：

用作m – 1/t²图法得I=1.99E(-3)kg*平方米

用作r – 1/t图法得I=1.82E(-3)kg*平方米

两种方法所得结果之间误差较大，

原因分析：。

思考题

（1）由实验数据所作的m-(1/t)2图中，如何解释在m轴上存在截距？

答：随着m越来越小，t也越来越小，逐渐趋于0.

（2）定性分析实验中的随机误差和可能的系统误差。

答：1．实验装置未调节好，转轴不是铅直。没有使轴尖与轴槽尽量为点接触，轴转动不自如，且有摇摆，增大了摩擦力矩。

2．拉线要缠绕不平行或有重叠，各匝线之间挤压而增大阻力。

3．计时与启动不一致，计时出现误差。

4．砝码质量太大，使下落的加速度a太大，不能保证a<<g。

5．计算机模拟不是万能的，难免有误差