matlab课程设计任务书2011

内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称 控制系统仿真设计题目 单神经元PID 控制系统仿真指导教师梁丽时间2011.10.10~2011.10.14一、教学要求1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法；2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法；3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。

二、设计资料及参数1、受控对象由差分方程给出y(k)=0.368y(k-1)+0.26y(k-2)+0.10u(k-1)+0.632u(k-2) 且采样周期为T=0.001s ，2、考虑基于单个神经元的PID 控制器对之进行控制，其中输入端)2k ()1k (2)k ()k ()1k ()k ()k ()k ()k (321-+--=--==e e e x e e x e x使用改进的Hebb 学习算法，三个权值的更新规则如下：)1k ()k ()k ())k ()k ()(k ()k ()1k ()k ())k ()k ()(k ()k ()1k ()k ())k ()k ()(k ()k ()1k ()k ()k (/)k ()k ()1k ()k (3322113131--=∆∆++-=∆++-=∆++-=+-=∑∑==e e e e e u e e e u e e e u e x K u u D P I i i i i i ηωωηωωηωωωω e ∑k对象1z -x1 x2 x3u∆+-+youtrin单神经元自适应PID 控制框图式中：)k (i ω为对应于输入)k (i x 的加权值；i η为学习速率系数；K 为神经元的可调比例系数；)k (u 为控制器输出；)k (e 为系统误差。

三、设计要求及成果1、分析系统，得到系统的数学模型；2、设计PID 控制器对此系统进行控制并调节P 、I 、D 三个参数达到最好的控制效果；3、编写S-函数并进行封装，实现基于单个神经元的PID 控制器；4、给定一方波信号，利用该控制器对系统进行仿真，与传统PID 控制进行比较；5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），要求给出设计的S-函数、模型图和仿真曲线图。

四、进度安排1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天）2、Matlab/Simulink 建模（一天）3、控制系统设计与优化（两天）4、编写课程设计说明书（一天）五、评分标准1）工作态度（占10%）；2）基本技能的掌握程度（占20%）； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)；4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。

分为优、良、中、合格、不合格五个等级。

六、建议参考资料1、李国勇，控制系统数字仿真与CAD [M]，北京：电子工业出版社，2003，9月2、薛定宇，控制系统仿真与计算机辅助设计[M]，北京：机械工业出版社，2005，1月3、徐丽娜，神经网络控制[M]，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998，114、刘金琨，先进PID 控制及其MATLAB 仿真[M]，北京：电子工业出版社，2003，8内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称 控制系统仿真 设计题目 汽车运动控制系统指导教师梁丽时间2011.10.10~2011.10.14一、教学要求1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法；2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法；3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。

二、设计资料及参数为了方便系统数学模型的建立和转换，我们设定该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，可将上图所示的汽车运动控制系统简化为一个简单的质量阻尼系统。

根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。

设计要求该汽车运动控制系统的性能指标为： 上升时间：<5s ；最大超调量：<10％； 稳态误差：<2％。

三、设计要求及成果1、分析系统，得到系统的数学模型；2、求取系统的动态响应曲线；3、设计PID 控制器；4、求取满足设计要求的PID 参数，并分析结果；4、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），写清楚模糊控制器的设计过程，给出设计的模型图和仿真曲线图。

u bvm v v ⎩⎨⎧==+v y u bv v m四、进度安排1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天）2、Matlab/Simulink建模（一天）3、控制系统设计与优化（两天）4、编写课程设计说明书（一天）五、评分标准1）工作态度（占10%）；2）基本技能的掌握程度（占20%）；3）方案的设计是否可行和优化(40%)；4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。

分为优、良、中、合格、不合格五个等级。

六、建议参考资料1、李国勇.控制系统数字仿真与CAD[M]，北京：电子工业出版社，2003，92、王丹力，MATLAB控制系统设计仿真应用[M]，北京：中国电力出版社，2007，93、薛定宇.控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言及应用[M].北京：清华大学出版社，19964、闻新、周露、李东江等.MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用[M].北京：科学出版社，20015、易继锴.智能控制技术[M].北京：北京工业大学出版社，2003，4内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称控制系统仿真设计题目直流脉宽调速系统仿真研究指导教师梁丽时间2011.10.10~2011.10.14一、教学要求1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法；2、学会使用Matlab/Simulink建模和仿真的方法；3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。

二、设计资料及参数为了对调速系统进行稳定性和动态品质等动态分析，必须首先建立系统的微分方程式，即描述系统动态物理规律的数学模型．额定励磁下他励直流电动机等效电路如上图所示．在设计时，功率驱动器为线性放大器，放大倍数取5o，直流电动机参数为：R=0．512，L=0．015， Ue=220V，Ie=53A，ne=1460map， Ce=0．132，GD2=22．45 N ，测速发电机的放大倍数Kd=5／1460(V／rmp)，控制器为PID调节器．调速系统采用直流脉宽调速系统，它的主电路是采用电力电子器件构成的脉宽调制式放大器也称为脉宽调制变换器，即PWM变换器．因为PWM调速是通过调整电力晶体管的开通与关断时间来对电机进行调速的，所以有以下公式：Ud=Ton*U/T ，Ton为晶体管饱和导通时间，T为一个开关周期的时间，通过调节Ton的大小就可以调节平均电压，也就可以改变电机的两端电压进行调速．晶体管需要一个控制方波进行控制，这个方波由脉宽调制器产生,它是由一个运算放大器和二个输入信号组成的电压比较器．其中运算放大器必需工作在开环状态稍有一点输入就可以使运算放大器饱和，以便把连续的电压变成脉冲压．Simulink中由于没有电压比较器,所以用些非线性函数来模拟其的产生。

三、设计要求及成果1、分析系统，得到系统的数学模型并利用matlab/simulink工具箱封装电机模型；2、设计脉宽调制器并封装；3、设计PID控制器，调节P、I、D三个参数要求稳态指标：转速无静差；动态指标：电流超调量σi ≤5％；空载起动到额定转速的转速超调量σn≤10％；4、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），要求给出设计的模型图和仿真曲线图。

四、进度安排1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天）2、Matlab/Simulink建模（两天）3、控制系统设计与优化（一天）4、编写课程设计说明书（一天）五、评分标准1）工作态度（占10%）；2）基本技能的掌握程度（占20%）；3）方案的设计是否可行和优化(40%)；4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。

分为优、良、中、合格、不合格五个等级。

六、建议参考资料1、李国勇，控制系统数字仿真与CAD[M]，北京：电子工业出版社，2003，92、薛定宇，控制系统仿真与计算机辅助设计[M]，北京：机械工业出版社，2005，13、陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1992内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称 控制系统仿真设计题目 基于模糊控制器的纸浆浓度控制系统 指导教师梁丽时间2011.10.10~2011.10.14一、教学要求1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法；2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法；3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。

二、设计资料及参数1、在传统的纸浆浓度调节系统中，由于电动执行器属于惯性环节错误！未指定书签。

（Ts +11错误！未指定书签。

），被控对象也属于惯性和纯滞后环节（Ts e Ts-+11），采用数字PID 调节必产生严重的滞后效应，很难使系统取得良好的控制效果。

模糊逻辑控制是模糊语言形式的控制方法，不需要预先知道被控对象结构、参数，不需要建立被控对象的精确数学模型，对对象时变及纯滞后有一定的适应性。

因此，在新研制成功的微机化动刀式浓度变送调节器中采用两输入单输出型的模糊控制器来取代传统的PID 调节。

本系统由模糊控制器、执行器、被控对象三部分组成（控制器的采样周期T=2S ），其结构图如下:设定 + _ 输出yd/dt2、⑴输入量１：纸浆浓度偏差e 。

基本论域：-1.2%～1.2%纸浆浓度量化论域：X={-6,-5,-4,-3,-2,-1,-0,+0,+1,+2,+3,+4,+5,+6}； 词集：NBe,NMe,NSe,ZOe,PSe,PMe,PBe 。

⑵输入量2：纸浆浓度偏差变化率ec 。

基本论域：-0.6%～0.6%量化论域：Ｙ＝{-6,-5,-4,-3,-2,-1,-0,+0,+1,+2,+3,+4,+5,+6}； 词集：NBec,NMec,NSec,ZOec,PSec,PMec,PBec 。

⑶输出量Ｕ：阀门开度的增量。

基本论域：-12～12量化论域：V={--7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,-0,+0,+1,+2,+3,+4,+5,+6,+7}； 词集：NBu,NMu,NSu,ZOu,PSu,PMu,PBu 。

3、控制规则与模糊控制表执行器 对象模糊控制器ENBe NMe NSe ZOe PSe PMe PBeUECNBec PBu PBu PMu PMu PSu ZOu ZOuNMc PBu PBu PMu PMu PSu ZOu ZOuNSec PBu PBu PMu PSu ZOu NMu NMuZOec PBu PBu PMu ZOu NMu NBu NBuPSec PMu PMu ZOu NSu NMu NBu NBuPMec ZOu ZOu NSu NMu NMu NBu NBuPBec ZOu ZOu NSu NMu NMu NBu NBu三、设计要求及成果1、分析系统，得到系统的数学模型；2、设计模糊控制器；3、把设计好的模糊控制器嵌入系统中进行仿真；4、精简控制规则，提高响应速度，并分析结果；5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），写清楚模糊控制器的设计过程，给出设计的模型图和仿真曲线图。