+
fs K
X2(s)
1
θo(s)
-
Jms2 fs K
J Ls2
Jms2
同步齿形带驱动装置系统方框图
o(s)
fs K
M (s)
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(JL
JMm郑a)t州lsa2b大语学J言机JL机L械J械工Jm工m程程s学应2院用
fs
K
9
（2） 电路网络系统建模
① 无源网络
ui
i
R C
启动Simulink，通常有两种方法： （1）在MATLAB命令窗口中直接输入Simulink命令； （2）在MATLAB工具栏上单击Simulink按钮，如图7.1所示。
图7.1 启动Simulink
这样就可打开了Simulink的Simulink Library Brower(库模块 浏览器) 。在菜单栏中执行File/New/Model命令，就建立了一个 名为untitled的模型窗口。在建立了空的模块窗口后，用户可以在 此窗口中创建自己需要的Simulink模型。
14
机械系统和电系统存在着相似性。
机械系统——电系统网络——电系统传递函数——机械结 构的传递函数；
系统——环节——求出各环节的传递函数——画出系统方 块图——求出系统的传送函数
连续系统——应用拉普拉斯——求得系统的传递函数—— 拉普拉斯反变换——求出系统的时间响应；
计算机控制（离散系统——应用Z变换把s域的超越方程或
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2 ) 机电系统数学模型
线性定常系统： 线性时变系统： 可用叠加原理
非线性系统处理方法：线性化处理；忽略 非线性因素；按非线性方法进行处理
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（1） 机械传动系统建模 ① 机械移动系统
x0 K
M
Fi(t)
f
机械移动系统力学模型
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XFMi0郑(a(st州sla))b大语学言机M机械s械2工工程程1学f应s院用 K
7
两连体系统
m1
K1
f
x1(t)
m2
F(t)
K2
x2(t)
X1(s) F(s)
1
G1(s)G2 (s) m1s2G1(s)G2 (s)
F(s) + -
G1(s)
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2 机电系统建模
1). 模型分类： 按系统模型分类
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按系统状态特征：离散型、连续型； 按系统是否含随机因素：确定性模型、随
机性模型； 按是否具有时变性：静态、动态
Ch7.2 动态仿真设计
研究机电系统动态特性或对其控制，需先数 学建模，再模型仿真分析，再实验 仿真基础是相似性
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1
1 仿真基本概念
仿真类型： 实物仿真 数学仿真（解析模型、统计模型、表
上作业演练） 混合仿真
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图7.3 新建的空白模块窗口
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连续模块
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2
仿真过程及步骤
仿真一般过程：建模——实验——分析
主要步骤：
系统问题描述——系统分析——系统建模 （数学模型或方框流程图）——数据收集 与统计检验——构造仿真模型——仿真程 序编制与验证——仿真模型确认——仿真 实验设计——仿真模型运行——仿真结果 分析——仿真总结
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2.或者此处输入 SIMULINK， 后回车
1.SIMULINK 左键双击
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左键双击
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图7.2库模块浏览器
离散系统——z的代数方程——离散系统的脉冲传递函
数——Z变换法求出离散系统的时间响应
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7.3 Simulink概述
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2020//13
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p
x p
i
xip
7.3.1 Simulink工作平台
Ui(s)
+ ΔU(s) -
1 R
I(s)
1 Cs
Uo(s)
uo
(a) 无源网络
(b) 无源网络动态结构图 基本无源网络框图
G(s) Uo(s) 1
U (s) RCs Matlabi语言机械工程应用 1
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② 有源网络
Rf C
R0
Ui
-
+
Ui(s) K s 1
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Ei (s)M郑at州lasb大语学Jf言机机s械械工1工程程学应院用
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③ 交流伺服电动机
控制相
ei
M
θJ o
f
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Kc
固定相
o(s)
f Kn
Km
Ei (s)
s
f
J Kn
s 1
s(Tms 1)
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磁场控制式郑交州流大学电机械动工程机学院原理图
X2(s)
G2(s)
m1s2
X1(s)
(a) 系统方框图
(b) 简化后的系统方框图
两连体系统的动力模型
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XF2((sMs郑)a)t州lab大语学言1机机械械工工G程程1学应(院用sG)1G(s2
) (
s
)m1s
2
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② 机械转动系统
Jm
K
JL
M
θ i
M(s)
f
θo
同步齿形带驱动装置示意图
Gm
(s) o(s)
U 2020/5/13 a (s)
s[La Js 2M郑at州l(aLb大语a学言f机机械械工R工程aC程J学应m)院用s (Ra f
CmCe 2 )]12
② 磁场控制式直流电动机
Rf
Ra
ei
if
Lf
i a=常量
M
θo J
eo f
磁场控制式直流电动机原理图
K
o (s) Rf f
Uo(s)
Uo
s
（a） 比例-积分电路
(b) 比例-积分电路动态结构
基本有源网络框图
G(s) Uo(s) Ui (s)
K s 1 s
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（3） 伺服电动机动力模型
① 电枢控制式直流电动机
Ia
Ra
La Ua
ω
Ea
M
J
电枢控制式直流电动机原理图