飞行器系统仿真Word下载.docx
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（4）命令输入
clear;
clc
[tx]=sim（'
CAD1'
）;
hSimulink=figure（）;
subplot（3,1,1）;
plot（t,x（:
1））;
grid;
ylabel（'
r'
subplot（3,1,2）;
2））;
q'
subplot（3,1,3）;
3））;
sigma'
）;
CAD1_S'
hSFun=figure（）;
'
）；
ylabel（subplot（3,1,2）;
ylabel（
模型仿真结果:
S函数仿真结果:
题目2:
给出动态方程
x（1x2）xtx1；
X（O）1,X（O）0
（1）用MATLA语言编写S—函数；
（2）用命令行gear/adams法对
（1）进行仿真，显示曲线x（t=0：
100）;
（3）建立方框图,用RK45仿真50秒,显示曲线
（1）用MATLAB语言编写S—函数
（2）直接调用ode数值积分函数进行仿真，系统微分方程：
functiondx=CAD01_02odefun（t,x）
dx
（1）=x
（2）;
dx
（2）=1-（1-x
（1）*x
（1））*x
（2）-t*x
（1）;
dx=dx'
;
调用ode解算器入口：
clc;
[tx]=ode15s（@CAD01_02odefun,0:
100,[10]）;
hGear=figure（）;
set（hGear,'
NumberTitle'
'
off'
'
Name'
IntegratedbytheGear
algorithm'
Units'
Normalized'
Position'
[]）;
subplot（2,1,1）;
plot（t,x（:
x'
subplot（2,1,2）;
dx/dt'
[tx]=ode113（@CAD01_02odefun,0:
hAdams=figure（）;
set（hAdams,'
IntegratedbytheAdamsalgorithm'
Units'
卩osition'
[]）;
subplot（2,1,2）;
ode15s（Gear）仿真结果：
ode113（Adams）仿真结果:
（3）建立方框图，用RK45仿真50秒,显示曲线方框图模型：
（4）
问题3:
质量一弹簧系统，质量M恢复系数K阻力系数C,主
动力P,动力学方程为Mx（Cx2Mg）sign（x）KxPM=1kg,
K=4kg/s2,C=100kg/m,g=s2,=;
（1）在原点处用linmod线性化，求线性系统的A,B,C,D;
（2）对线性模型，判断能控性；
（3）对线性模型，求阶跃、脉冲响应曲线；
（4）对原模型进行仿真，P=sin（t）（使用Simulink）;
（5）对原模型进行仿真，P=sin（t）（使用ode23）
（1）①线性化时需在模型中制定输入端、输出端（状态），如下图，状态
选为位置和速度
②linmod函数应用于该系统会出现奇异，故选用改进的linmod2函数:
clc;
[A,B,C,D]=linmod2（'
CAD3'
ssO=ss（A,B,C,D）;
Co=ctrb（ssO）;
[rowcol]=size（A）;
isControllable=~（rank（Co,eps）-row）;
hStep=figure。
Response'
unit'
，‘normalized'
step（ss0）;
grid;
hImpulse=figure（）;
set（hImpulse,
'
Impulse
，‘normalized'
[,,,]）；
impulse（ss0）;
命令窗口输出结果:
A=
+008*
OH
」0
0」
DH
Thesysfemisconf「o=ed
（3）孚®
>
Mi
mHJ'
FIMWH-
w爭>
M-
SSI«
S.
（5）对原模型进行仿真，P=sin（t）（使用Simulink）
仿真结果:
1
I
11
111J
ii
H
8
i
4
IM
（6）对原模型进行仿真，P=sin（t）（使用ode23）系统微分方程：
functiondx=CAD3odefun（t,x）
M=1;
K=4;
C=100;
g=;
miu=;
dx
（2）=（sin（t）-K*x
（1）-sign（x
（2））*（C*x
（2）*x
（2）+miu*M*g））/M;
仿真入口程：
options=odeset（
RelTol'
1e-3,'
AbsTol'
[1e-55e-5]）;
[tx]=ode23（@CAD3odefun,0:
:
10,[00],options）;
yu
case3,
functionsys=mdlOutputs（t,x,u,ul,ur,yl,yr）if（u>
=ur+yr）
y=yr；
elseif（u<
=ul+yl）
y=yl;
elseif（u>
ul+yl）&
&
（u<
ul）
y=u-ul;
ur+yr）&
（u>
ur）
y=u-ur;
else
y=0；
sys=y;
参数传递及初始化
FunctionBio-kFaraTnerters-S-fun-tion
■r
问题5：
已知系统A=[01;
-1-2],B=[10;
01],C=[10;
01],D=
[00;
00],求系统的状态空间方程（linmod），并分析系统的稳定性，
练习仿真参数设置
答:
对模型进行线性化并分析稳定性
[ABCD]=linmod（'
CAD5'
）
hpz=figure（）;
set（hpz,'
Pole-zeromapofthelinmodsystem'
pzmap（ssO）;
sgrid;
P=lyap（A,eye（row））;
fori=1:
row
subdet（i）=det（P（1:
i,1:
i））;
subdet
系统零极点图：
曲**IMf
IQ
-ta-i■i.
*GD
x0'
[],[],ix,[],[],dx'
存在正实部的极点，系统不稳定。
问题6:
系统的动力学方程为dx/dt=Ax+Bu,y=Cx+Du,A=[0
100;
0010;
0001;
-1-2-3-4],B=[12;
34;
23;
45],C=[1122;
2354];
D=[10;
01],求：
（1）系统动态平衡点
（2）x（0）=[1111]'
ix=[1234]'
dx=[0101]'
的系=[1234]
统动态平衡点
系统框图模型
GZ>
In*
State-Space
系统的平衡点分析
程序
[x,u,y,dx,options]=trim（'
CAD6'
options（10）
x0=[1111];
ix=[1234];
dx=[0101];
idx=[1234];
CAD01_06'
idx）;
运行结果
x=[0;
0;
0];
u=[0;
y=[0;
ans=9
x=[;
];
u=[;
y=[;
ans=41
问题7：
自学文件C与M-s函数模板和示例文件
Simulink中的示例文件实现了将输入信号放大为2倍输出的功能，自
学时对示例程序进行改进，使之可以指定信号放大的倍数。
语言S函数源代码
#defineS_FUNCTION_NAMECAD02_07sfun
/***Modified:
changethefunctionname*/
#defineS_FUNCTION_LEVEL2
#include"
"
staticvoidmdlInitializeSizes（SimStruct*S）
{
ssSetNumSFcnParams（S,1）;
/***Revised:
setthenumberofinputparametersto1*/
if（ssGetNumSFcnParams（S）!
=ssGetSFcnParamsCount（S））{
return;
}
if（!
ssSetNumInputPorts（S,1））return;
ssSetInputPortWidth（S,0,DYNAMICALLY_SIZED）;
ssSetInputPortDirectFeedThrough（S,0,1）;
ssSetNumOutputPorts（S,1））return;
ssSetOutputPortWidth（S,0,DYNAMICALLY_SIZED）;
ssSetNumSampleTimes（S,1）;
ssSetOptions（S,SS_OPTION_EXCEPTION_FREE_CODE）;
staticvoidmdlInitializeSampleTimes（SimStruct*S）
ssSetSampleTime（S,0,INHERITED_SAMPLE_TIME）;
ssSetOffsetTime（S,0,;
staticvoidmdlOutputs（SimStruct*S,int_Ttid）
int_Ti;
InputRealPtrsTypeuPtrs=ssGetlnputPortRealSignalPtrs（S,O）;
real_T*y=ssGetOutputPortRealSignal（S,0）;
int_Twidth=ssGetOutputPortWidth（S,0）;
constmxArray*pmxRatio=ssGetSFcnParam（S,0）;
getthepointertotheparameterinthetypeofmxArray*/
constreal_T*pRatio=mxGetPr（pmxRatio）;
getthepointertotheparameterinthetypeofreal_T*/
for（i=0;
i<
width;
i++）{
*y++=（*pRatio）*（*uPtrs[i]）;
themagnifyingratioisacquiredfromtheinputparameter*/
staticvoidmdlTerminate（SimStruct*S）{}
#ifdefMATLAB_MEX_FILE
#include"
#else
#endif
封装及用户界面:
问题8自学文件Stateflow示例文件
function[varargout]=stateflow（varargin）
%STATEFLOWOpensSIMULINKandcallssfnewwhen即propriate.
%Copyright1995-2002TheMathWorks,Inc.%$Revision:
$$Date:
2004/04/1501:
01:
52$ifnargout>
[varargout{:
}]=sf（varargin{:
}）;
sf（varargin{:
Stateflow是有限状态机（finitestatemachine）的图形工具，它可以用
于解决复杂的逻辑问题，用户可以通过图形化工具实现在不同状态之间的转换。
Stateflow可以直接嵌入到Simulink仿真模型中，并且在仿真的初始化阶段，SIMULINK会把Stateflow绘制的逻辑图形通过编译程序转换成C语言，使二者有机地结合在一起。
Stateflow可以在SIMULINKExtra模块库中找到。
Stateflow的仿真原理是有限状态机（finitestatemachine）理论，有限
状态机是指系统含有可数的状态，在相应的状态事件发生时，系统会从当前状态转移到与之对应的状态。
在有限状态机中实现状态的转移是有一定条件的，同时
相互转换的状态都会有状态转移事件，这样就构成了状态转移图。
在SIMULINK
的仿真窗口中，允许用户建立有限个状态以及状态转移的条件与事件，从而绘制
出有限状态机系统，这样就可以实现对系统的仿真。
Stateflow的仿真框图一般
都会嵌入到Simulink仿真模型中，同时实现状态转移的条件或是事件即可以取自Stateflow仿真框图，也可以来自Simulink仿真模型。
第二部分综合（60）
rcptgttor|TvoBody
ititlSitttTool.I
Start
Stoj
Stej
Orbit
CouldEpoch
CoordTyp@：
|J2000
ApogaoR^dius
|PerigceRalius
Inclion
Coord
ArgunentofPerigee
Proj
RAaN
09
lay201311:
45:
03
Kacilitydfiatkou-To-Satellite-Satellitel:
AccessSiMunaryKeporthatkou-To-Satellitel
Jun
2003
12:
42:
43.49
L
58:
32.39
948.902
2
l?
30.51
Juri
23:
44.10
373.584
3
03:
00:
51.11
Z
JUli
11:
21.17
630.058
04:
13.27
39.14
R05.875
5
06:
29:
56.83
14.50
977.667
6
08:
14:
57.61
Juii
33:
41.10
1123.494
7
Jim
10:
34.61
20:
16.6S
1182.039
47:
30.10
12；
00；
Q0.00
T-19.903
GlobalStatistics
■inDiirntion
17:
.Tun
373.584
l^iDuration
34.61
16.65
1182.039
leanDuration
84&
940
TotalDiiration
6791.523
AccessStartTine（UTCC）
StopTi®
n（UTCG）
Duration（sec）
C?
■阳如13ll:
43:
6fr
UatelliteSatellite丄fseiiiiurSeiwurlTu>
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Access
StflTiTine（irrcc）
Stop，Ti*c（UTCG）
Ehirntifin（sec）
2Jun200503:
07:
（12,M
2Juri刻吧O3:
U*:
1LXO
69,nr
2Jun200306:
39j09.18
22.57
253.3S3
2Jun200508:
33.27
2Jun200300:
30:
30.17
416.905
fl
2Jun20t）S10:
44.40
2JunZOOS10:
16：
3K.4»
$54一001
GlobalStatiKtics
linDmmtInn
2Jun2Q0S03：
tt7r02.hi
2Jim2nt）303tOS:
ll.SO
sa.1ST
lasDuration
2Juii200108;
23/J3+2T
2Juri0S:
70;
X.lT
41S.VQ5
leanDurjitiun
273.36Z
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1093.447
J2
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0SctiiiurlTuFdullLty1milla：
AjccgsuSumiaryRrpurt
ScaiBOTl-Talomila
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Ifty20131S:
DL：
35
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