用Simulink仿真电路并得到其传递函数方法

本文通过Simulink搭建了一个惯性环节的电路,并配置线性分析点进行仿真,对比理论计算的传递函数。通过单位阶跃响应和伯德图,验证了Simulink得到的传递函数与理论值一致,强调了Simulink在复杂电路分析和控制系统设计中的实用性。

目录

惯性环节

电路图和传递函数

Simulink 搭建电路

1.配置Liner analysis point

2.仿真效果及传递函数生成

总结

        对于比较复杂的电路,由于寄生参数等一系列因素,导致计算传递函数困难,对于控制系统来说Simulink可以通过扫伯德图得到传递函数,对于电路来说Simulink也可以干同样的事,这里通过一个惯性环节的电路通过理论推导的传递函数和通过simulink得到的传递函数进行比较,两者传递函数一致,由此方法,可以方便以后的开发设计。

惯性环节

     惯性环节的输出一开始并不与输入同步按比例变化,直到过渡过程结束,y(t)才能与x(t)保持比例。这就是惯性的反映。惯性环节的时间常数就是惯性大小的量度。凡是具有惯性环节特性的实际系统,都具有一个存储元件或称容量元件,进行物质或能量的存储,如电容、热容等。由于系统的阻力,流入或流出存储元件的物质或能量不可能为无穷大,存储量的变化必须经过一段时间才能完成,这就是惯性存在的原因。

电路图和传递函数

 

Simulink 搭建电路

如下,电路及参数已经标出

1.配置Liner analysis point

选中信号线设置输入点

选中信号线设置输出点

配置好后如下: 

 根据电路图,手动计算得到的传递函数如下:

2.仿真效果及传递函数生成

仿真响应

 生成传递函数

step1:

step2: 

点单位阶跃响应和伯德图

 

 从伯德图和单位阶跃响应来看,搭建的电路和仿真效果一样

生成传递函数

把生成的Linsys拉到workspase 

 运行指令如下:

总结

 通过这种方法可以辅助硬件的设计,硬件参数的验证等,在控制上也可以模拟负载等特性得到传递函数,再通过Simulink设计补偿器完成系统的环路设计等任务。是一个工程开发中比较方便的功能

模型放这里供参考:

https://download.youkuaiyun.com/download/weixin_42665184/89515472

### 如何在Simulink中设置和运行电路传递函数仿真 #### 设置环境 为了实现RLC串联电路传递函数仿真,在Simulink环境中需要完成信号类型的转换以及模型构建的任务。具体而言,Simulink中的信号与Simscape中的物理信号存在差异,因此必须使用特定的转换模块来连接两者的信号流[^1]。 #### 构建模型 当创建一个基于RLC串联电路传递函数模型时,可以利用Simulink提供的`Transfer Fcn`模块来进行线性系统的建模工作。此模块允许用户定义分母和分子多项式的系数,从而表示所需的传递函数形式[^2]。 #### 转换模块的应用 针对涉及物理量(如电压、电流)的实际电路模拟情况,需采用`PS-Simulink Converter`将来自Simscape域内的物理信号转变为标准Simulink信号;反之,则应用`Simulink-PS Converter`执行反向操作。这种双向转换机制确保了不同性质信号间的无缝衔接。 #### 数据处理方式的选择 如果目标是对离散化后的数据序列实施分析,则应选用匹配的离散型传递函数而非连续系统版本,因为不恰当的选择可能会引起显著误差甚至失效的结果展示[^4]。 #### 验证过程 对于复杂度较高的实际工程案例,比如带有寄生参数影响的真实硬件配置场景下,借助Bode Plot工具能够有效评估所建立数学模型的有效性和准确性。通过对比理论推导所得解析表达式同实验测量获取数值曲线之间的吻合程度,进一步确认方案可行性[^5]。 ```matlab % 创建一个新的Simulink项目文件 new_system('My_RLC_Circuit') % 添加必要的组件到模型窗口 add_block('simscape/Simulation/Converters & Sensors/PS-Simulink Converter',... 'My_RLC_Circuit/Converter1'); add_block('simscape/Electrical/Electrical Elements/Capacitor',... 'My_RLC_Circuit/Capacitor'); add_block('simscape/Electrical/Electrical Sources/Voltage Source',... 'My_RLC_Circuit/Voltage_Source'); % 运行仿真命令 set_param(gcs,'SimulationCommand','update') sim('My_RLC_Circuit') ```
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