弹簧 - 质量 - 阻尼系统 Simulink仿真

题目:

已知质量块质量 m = 1 k g m=1kg m=1kg ,阻尼 b = 3 N . s e c / m b=3N.sec/m b=3N.sec/m ,弹簧系数 k = 90 N / m k=90N/m k=90N/m ,且物块的初始位移 x ( 0 ) = 0.04 m x(0)=0.04m x(0)=0.04m ,其初始速度为 x ′ ( 0 ) = 0.01 m / s e c x'(0) = 0.01m/sec x(0)=0.01m/sec 。要求创建该系统的 Simulink 模型,并仿真运行。

在这里插入图片描述


  1. 建立理论数学模型。对于无外力的系统,根据牛顿定理可以写出:
    m x ′ ′ + b x ′ + k x = 0 mx^{''}+bx^{'}+kx=0 mx+bx+kx=0
    代入数值并整理:
    x ′ ′ = − 3 x ′ − 90 x x^{''}=-3x^{'}-90x x=3x90x

  2. 启动 Simulink 模块建立模型如下

在这里插入图片描述

其中 Integrator 的 Initial condition 参数:0.04

其中 Integrator1 的 Initial condition 参数:0.01

  1. 点击 RUN ,点击示波器 Scope ,可以看到如下波形
    在这里插入图片描述

    我们改变步长重新仿真,得到更准确的结果:

    在这里插入图片描述

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