武汉工程大学实验报告
专业 班号
组别 01 指导教师
姓名 同组者 （ 个人 ）
实验名称 实验一 典型环节的MATLAB仿真
实验日期 20##-11-17 第 1 次实验
一、 实验目的
1. 熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2. 通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应
曲线的理解。
3. 定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、 实验内容
按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其
单位阶跃响应波形。
① 比例环节
和
；
② 惯性环节
和
③ 积分环节
④ 微分环节
⑤ 比例+微分环节（PD）
和
⑥ 比例+积分环节（PI）
和
三、实验结果分析
1．（1）比例环节实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
（2）比例环节 实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析：
由以上阶跃响应波形图知，比例环节使得输出量与输入量成正比，既无失真也无延迟，响应速度快，能对输入立即作出响应，因此系统易受外界干扰信号的影响，从而导致系统不稳定。
2. 惯性环节
实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
（2）惯性环节实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析：
由以上单位阶跃响应波形图知，惯性环节使得输出波形在开始时以指数曲线上升，上升速度与时间常数（惯性环节中s的系数）有关。
3. 积分环节实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析：
积分环节的输出量反映了输入量随时间的积累，积分作用随着时间而逐渐增强，其反映速度较比例环节迟缓。
4. 微分环节的实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析：
由上图的单位阶跃响应波形图知，微分环节的输出反映了输入信号的变化速度，即微分环节能预示输入信号的变化趋势，但是若输入为一定值，则输出为零。，
5. （1）微分环节（PD）的实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
（2）比例+微分环节（PD）的实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析：
由以上单位阶跃响应波形知，比例作用与微分作用一起构成比例微分环节使得系统较单独的比例环节作用稳定，在输入为常值时也有响应的输出，避免了单独微分环节作用时的“零输出”。输出稳定时的幅值与比例环节的比例系数成正比。
6.（1）比例+积分环节（PI）的实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
(2) 比例+积分环节（PI）实验结果：
SIMULINK仿真模型
单位阶跃响应波形
结果分析：
由以上单位阶跃响应波形可知，积分环节和比例环节一起作用使得系统的响应速度变快了，其输出与积分时间常数有关。
三、 实验心得与体会
本次实验我们熟悉了MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
在实验中，我们通过SIMULINK功能模块建立控制系统各个典型环节的模型，进行仿真和调试，得到了各个典型环节在单位阶跃信号作用下的响应波形，通过观察各个典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，我们定性的了解各参数变化对典型环节动态特性的影响，同时也加深了我们对各典型环节响应曲线的理解。
要求：正文用小四宋体，1.5倍行距，图表题用五号宋体，图题位于图下方，表题位于表上方。
第二篇：西邮MATLAB双光束干涉的仿真实验报告
光学仿真课程设计 实验报告
双光束干涉的仿真
一、实验目的
对双缝干涉进行计算，绘出1.单色光2.复色光的干涉条纹，总结双缝干涉的特点。
二、实验原理
杨氏双缝干涉实验是最早利用分波阵面法获得相干光，从而获得光波干涉现象的典型实验装置。
如图7.1.1所示，两狭缝间距为d，双缝所在平面与屏幕平行，两者之间的垂直距离为D，O为屏幕上的坐标原点且与两狭缝对称。两个狭缝光源满足振动方向相同、频率相同、相位差恒定的相干条件。故两列光在空间相遇，将产生干涉现象。屏幕上将出现明暗相间的干涉条纹。设OP=y，则由几何关系可知，两个相干光源到达屏幕上任意点P的距离分别为：
这样两列相干光的光程差为
，相位差为
。设两狭缝光源的光波单独到达屏幕P点处的振幅分别为
和
，光强分别为
和
。则两列光波叠加后的振幅为
：，而叠加后的光强为：
。设两列光波在屏幕上相遇点振幅相等，则P点光强为：
时为干涉明条纹。
时为干涉暗条纹。
其实绝对的单色光只是理论上存在，实际的“单色光”都是有一定谱线宽度的准单色光，这种准单色光入射到干涉装置后，其中的每一种波长成分都将产生自己的干涉条纹，由于波长不同，除零级明条纹外，其他级次的条纹将彼此错开，并发生不同级条纹的重叠。在重叠处总的光强为各种波长的条纹的光强的非相干相加。随着级次的增大，干涉条纹的明暗对比减小，当级次增大到某一值后，干涉条纹就消失了。对于谱线宽度为
的准单色光，干涉条纹消失的位置应是波长 
的成分的k级明条纹与波长为
的成分的k+1级明纹重合的位置。由于两成分在此位置上有同一光程差，根据光程差与明纹级次的关系可知，条纹消失时，应满足：
。由于
，于是可得：
由此可知，愈大，即光的单色性愈差，能观察到得干涉条纹级次就愈小。
三、实验流程及程序
流程图：
程序：
clear ;
lamd=5e-7; %设定入射波长
d=0.002; %缝间距
z=1; %屏缝间距
yzd=5*lamd*z/d; %设定屏幕范围
x=yzd;
y=linspace(-yzd,yzd,500);
for i=1:500
l1=sqrt((y(i)-d/2)^2+z^2);
l2=sqrt((y(i)+d/2)^2+z^2);
phi=2*pi*(l2-l1)/lamd;
u(i,:)=4*cos(phi/2)^2; %干涉光强
end
colormap(gray)
subplot(1,4,1);
imagesc(x,y,u);%画单色光干涉条纹
title('单色光波干涉条纹')
subplot(1,4,2);
plot(u(:),y)
title('单色光波曲线')
for i=1:500
l1=sqrt((y(i)-d/2).^2+z^2);
l2=sqrt((y(i)+d/2).^2+z^2);
Nl=11;
dl=linspace(-0.1,0.1,Nl); %复色光谱线宽度
lamd1=lamd*(1+dl);
phi1 = 2*pi*(l2-l1)./lamd1;
u(i,:) = sum(4*cos(phi1/2).^2); %复色光干涉强度
end
subplot(1,4,3);
imagesc(x,y,u); %复色光干涉条纹
title('复色光波干涉条纹')
subplot(1,4,4);
plot(u(:),y)
title('复色光波曲线')
四、实验结果及结果分析
结果分析：
1. 双缝干涉的光强如何求？
答：设由狭缝
和
在P处引起的光矢量振动的振幅相同，其振动方程分别为
所以光屏上任意一点的光矢量的振动方程为:
其中
，因而任意一点的光强为
。
显然，狭缝和在P处引起的振动相位差
根据相干波相干叠加加强的条件,
时，形成第k级明纹中心，
即：
时，形成第k级明纹中心。由此可见, 干涉条纹明纹中心光矢量的振动
方程为：
其振幅为通过狭缝、光矢量振幅的2倍，因而明纹中心光强为狭缝、的4倍，即
2. 影响双缝干涉条纹宽度的因素有哪些？
答：缝宽，屏缝距离，波长。
3. 双缝干涉的条纹在哪里观察？
答：在两束光夫人叠加区内到处都是可以观察到干涉条纹，只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。这种在整个光波叠加区内随处可见干涉条纹的干涉，称为非定域干涉。
本次实验是所有实验中比较轻松的一个，结合之前的两次实验和书本上的知识，只花了半天的时间就非常顺利地做出了这个实验，由此可见随着我们对matlab的熟悉，在掌握课本知识的情况下，做实验已经变得越来越容易，不会像之前那样手忙脚乱了。当时我们做完程序后，又加了个灰度函数，使图形能够通过亮度去显示光强，然后我们还试了其他颜色，结果color（pink）也是能出来的，但是其他的好像出不来，也不知道为什么。我们从这次实验知道了干什么事都有第一次，当做了第一次，后面也就好做很多了。