控制系统与CAD
控制系统CAD与仿真实验指导书
实验一MATLAB的实验环境及基本命令一实验目的：1．学习了解MA TLAB的实验环境2．在MA TLAB系统命令窗口练习有关MA TLAB命令的使用。
二实验步骤1．学习了解MA TLAB的实验环境：在Windows桌面上，用mouse双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口：图1-1 MA TLAB系统命令窗口①在命令提示符”>>”位置键入命令:help此时显示MA T ALAB 的功能目录， 其中有“Matlab\general ”，“toolbox\control ”等；阅读目录的内容；② 键入命令：intro此时显示MA TLAB 语言的基本介绍，如矩阵输入、数值计算、曲线绘图等。
要求阅读命令平台上的注释内容，以尽快了解MA TLAB 语言的应用。
③ 键入命令：help help显示联机帮助查阅的功能，要求仔细阅读。
④ 键入命令：into显示工具箱中各种工具箱组件和开发商的联络信息。
⑤ 键入命令：demo显示MA TLAB 的各种功能演示。
2． 练习MA TLAB 系统命令的使用。
① 表达式MA TLAB 的表达式由变量、数值、函数及操作符构成。
实验前应掌握有关变量、数值、函数及操作符的有关内容及使用方法。
练习1-1: 计算下列表达式:要求计算完毕后，键入相应的变量名，查看并记录变量的值。
②．向量运算： )6sin(/250π=d 2/)101(+=a )sin(3.2-=e c i b 53+=n 维向量是由n 个成员组成的行或列数组。
在MA TLAB 中，由分号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；由逗号或空号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；同维的向量可进行加减运算，乘法须遵守特殊的原则。
练习1-2已知：X=[2 ；-4；8]求 ：Y=R ＇；P=5*R ；E=X .*Y ；S=X ＇* Y练习1-3⑴产生每个元素为1的4维的行向量；⑵产生每个元素为0的4维的列向量；⑶产生一个从1到8的整数行向量，默认步长为1；⑷产生一个从π到0，间隔为π/3的行向量；③矩阵基本运算操作。
某设备控制系统CAD示意图
控制系统CAD复习题
一、 求解线性方程组：写出Matlab 命令并写出运行结果。
a=[1,2,-3.6;2,-5,0.25;5,10.68,7.7]; b=[11.9;-25.3;300.8]; a\bans= 18.5795 12.9441 9.0466二、 编写一个M 文件分别采用图形保持命令和同一个plot 命令实现在一个图上绘制函数曲线)sin(1t y =,)sin(5.02t e y t -=，)cos(3t y =，0 ≤ t ≤ 10，取t 的步长为0.01，并添加网格线，要求在命令平台上显示曲线2y 的最大值和最小值。
提示：最大值函数为max ，最小值函数为min 。
解法一： t=0:0.01:10; y1=sin(t);y2=exp(-0.5*t).*sin(t); y3=cos(t); plot(t,y1) hold on plot(t,y2) hold on plot(t,y3) grid; hold offy2max=max(y2) y2min=min(y2)解法二： t=0:0.01:10; y1=sin(t);y2=exp(-0.5*t).*sin(t); y3=cos(t);plot(t,y1,t,y2,t,y3); grid;y2max=max(y2) y2min=min(y2)⎪⎩⎪⎨⎧=++-=+-=-+8.3007.768.1053.2525.0529.116.32z y x z y x z y x》y2max= 0.5142 y2min= -0.1069三、 运行M 文件程序，查看运行结果，并逐条解释语句的作用x=0:0.01:12; %设置自变量x 的数值范围0~12，步长0.01 y1=sin(x)+cos(x); %定义函数y1的表达式 y2=1-cos(2*x); %定义函数y2的表达式 y3=exp(-0.2*x).*cos(2*x); %定义函数y3的表达式 plot(x,y1, 'r--',x,y2, 'g-',x,y3, 'b: ');% 在同一图形窗口绘制函数y1、y2和y3的图形，其中函数y1的图形为红色点划线， % 函数y2的图形为绿色实线，函数y3的图形为蓝色虚线。
控制系统数字仿真与cad第5章控制系统的计算机辅助分析
【例5－6】假设系统的开环传递函数为 试求该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线和最大超调量。 解：MATLAB程序为： %ex5_6.m num0=20;den0=[1 8 36 40 0];[num,den]=cloop(num0,den0); t=0:0.1:10;[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y) M=((max(y)-1)/1)*100;disp([‘最大超调量M=‘ num2str(M) ‘%’]) 执行结果为：最大超调量M＝2.5546%，单位阶跃响应曲线如图5－3中曲线所示。
图5-3 例5－6的单位阶跃响应曲线
例5-7 对于典型二阶系统 试绘制出无阻尼自然振荡频率ωn=6，阻尼比ζ分别为0.2,0.4,…,1.0,2.0时系统的单位阶跃响应曲线。
解 MATLAB程序为 %Example5_7.m wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0:2.0]; figure(1);hold on for k=zeta; num=wn.^2; den=[1,2*k*wn,wn.^2]; step(num,den);end title('Step Response');hold off 执行后可得如图5-5所示的单位阶跃响应曲线。 从图中可以看出，在过阻尼( ) 和临界阻尼( ) 响应曲线中，临界阻尼响应应具有最短的上升时间，响应速度最快；在欠阻尼（ ） 响应曲线中，阻尼系数越小，超调量越大，上升时间越短，通常取
CSCAD
杨 旭 李 立 涛 程 杨 杨 涤
摘 要 主 要 介 绍 当今 世 界 最先 进 的控 制 系 统 计 算 机 辅 助 设 计 （ Ｓ ＡＤ 与 实 时 操 作 试 验 一 体 化 ＣＣ ）
技 术 ，软 、硬 件 开 发 环 境 ，以 及 在 某 飞航 导 弹 设 计 中的 应 用 与 有 关 二 次 开 发 成 果 等 。
ＲＴ 的 Ｓｍｕｉｋ加 速 器 目标 和 Ｗ ｉ ｌ ｎ
传 统设计技术 ：多个 开发阶段 ，多种工具
｛
Ｓ函数 目标将 模 型部 件 化并 加速
仿 真过 程 。
在拥 有 了 函数 性 的模 型 后 ， 设 计 者 可 能需 要 调 整 模 型 的参
统ｌ 设 ｌ 计
控制系 ｌ
作技 术 充 分 用 于 自己 的 系统 研 制 。图 ２给 出 了包 括 实时操 作 技
术 （ ａ Ｔｉ ｏｋ ｈ ｐ简 称 Ｒｅｌ ｍｅ Ｗ ｒ ｓ ｏ 一
能 的手段 简单 齐 全 ， 而保 证 简 从 捷方 便地 实现 系 统概 念 、方案 设
计 阶段 的各项 工作 。
Ｒ Ｔｗ 工 具集 ） ＭＡＴＬ ＡＢ的设 计 平 台功能组 成 。 在设计 阶段 的早 期 ， 设计 者
段 间 的多次 反复修 改历 程 。传统
设计 技 术 ，上述 设计 工 作 是 在不 同的设计 环境 与 软件支 持 下完成 的 ，花费大 、 期 长 、有效性 低 。 周 现 代设计 技术 ，是将 上 述 研究 工 作 放在 一个统 一有 效 的设计 环境 下 ，即在 系统建模 、设计 、分析 、 数 学 仿 真 、系 统 或 部 件 性 能 测 试 、 理样 机试 验 和系 统 半实 物 原
近 十年 ，国外 先 进 控制 系统
控制系统仿真与CAD-实验报告
《控制系统仿真与CAD实验课程报告、实验教学目标与基本要求上机实验是本课程重要的实践教学环节。
实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用MATLAB/Simulink求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。
通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。
上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。
二、题目及解答第一部分：MATLAB必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析1.考虑碧名的Rossol化学反应方程组选定d = c = 且T1(O)= r2(0) = x3(0) =0.绘制仿育勢果的三维相轨:卜并傅出其在脣丫平面上的投彭.>>f=i nlin e('[-x (2)-x(3) ;x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x( :,1),x(:,2)),grid2.求解下囲的最优化问题”(a) min -2JTI十ar空)(4谥+鬭* ' 'X firtn <I 工 1 .jra>0>>y=@(x)x(1F2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;rgeScale='off;ff.TolFun=1e-30;ff.TolX =1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[x,f,c,d] =fmi nco n(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff)Warning: Opti ons LargeScale = 'off and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict.Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning,use Algorithm = 'active-set'.> In fmincon at 456Local minimum possible. Constraints satisfied.fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance.<stopping criteria details>Active inequalities (to within options.TolCon = 1e-20):lower upper ineqlin ineqnonlin2x =1.00001.0000f =-1.0000c =iterations: 5 fun cCou nt: 20Issteple ngth: 1stepsize: 3.9638e-26algorithm: 'medium-scale: SQP, Quasi-Newt on, li ne-search' firstorderopt: 7.4506e-09con strviolati on: 0 message: [1x766 char]3.请持下面的传递函數欖理输入到MATLAB环境"闾*)=科晶舞FT⑹恥)=时备瞎而护秒(a) >> s=tf('s');G=(s A3+4*s+2)/(s A3*(s A2+2)*((s A2+1)A3+2*s+5))sA3 + 4 s + 2sA11 + 5 sA9 + 9 sA7 + 2 sA6 + 12 sA5 + 4 sA4 + 12 sA3 Con ti nu ous-time tran sfer function.(b)>> z=tf('z',0.1);H=(zA2+0.568)/((z-1)*(zA2-0.2*z+0.99))H =zA2 + 0.568z A3 - 1.2 z A2 + 1.19 z - 0.99Sample time: 0.1 sec ondsDiscrete-time tran sfer function.4.假设描述系统的常微分方程为期⑶⑹+ 13y(t)十4讥站+ = 请选择一组状态变量，并将此方程在MATLAB工作空闻中表示出来.如果想得到系统的传递菌数和零极点模型：我V将如何求取？得出的结果又是怎样西？由徴分方程模型能否直接写岀系统的传递函数模型？>> A=[0 1 0;0 0 1;-15 -4 -13];B=[0 0 2]';C=[1 0 0];D=0;G=ss(A,B,C,D),Gs=tf(G),Gz=zpk(G)x1 x2 x3x1 0 1 0x2 0 0 1x3 -15 -4 -13b =u1x1 0x2 0x3 2c =x1 x2 x3y1 1 0 0d =u1y1 0Con ti nu ous-time state-space model.Gs =s A3 + 13 s A2 + 4 s + 15Con ti nu ous-time tran sfer function.Gz =(s+12.78) (sA2 + 0.2212s + 1.174)Con ti nu ous-time zero/pole/ga in model.5.已知某系统的差分方程摸型为+ 2) + y(k+ 1.)十0】切的=卷依+ 1.) v2u(k).试将其输入到MATLAB X作空间"设采样周期为0.01s>> z=tf('z',0.01);H=(z+2)/(zA2+z+0.16)H =z A2 + z + 0.16Sample time: 0.01 sec onds Discrete-time tran sfer function.6.假设某单位负反馈系统申，=(3十+劄+ 5)’ G C (3) = (K F S 七瓦订2、试用 MAT1 - A 13推导岀闭环系统的传递函数模型。
控制系统cad形考作业
目录控制系统CAD作业1 (1)第1章 (1)第2章 (2)控制系统CAD作业2 (7)第3章 (7)第4章 (9)控制系统CAD作业3 (13)第5章 (13)第6章 (16)控制系统CAD作业4 (21)第7章 (21)第8章 (25)第1章一、填空题1.按控制信号传递的路径不同，可将控制系统划分为：按给定值操纵的开环控制、按偏差调节的闭环（反馈）控制和带补偿调节的复合控制三种控制方式，其中控制精度最高的是带补偿调节的复合控制控制方式。
2.对自动控制系统性能的基本要求可以归纳为“稳、快、准”三个方面，一个系统要能正常工作，其首先必须满足稳定的最基本要求。
3.控制系统的设计包含分析和设计两方面内容。
4.控制系统的仿真依据模型的种类不同，可分为物理仿真、数学仿真和混合仿真三种形式。
二、简答题1.简述控制系统CAD的发展历程，并简单分析控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD 的相同点和区别。
早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来，如Ziegler 与Nichols 于1942年提出的PID 经验公式就可以十分容易地设计出来。
随着控制理论的迅速发展，光利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计算机领域取得了迅速的发展，于是20世纪70年代出现了控制系统的计算机辅助设计(computer-aided control system design , CACSD)方法。
近三十年来，随着计算机技术的飞速发展，各类CACSD 软件频繁出现且种类繁多，其中MATLAB已成为国际控制界的标准分析和辅助设计软件。
控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD的相同点是均是借助计算机软件进行设计；不同的是设计对象不同，其中控制系统CAD是借助计算机对控制系统进行仿真和设计，机械CAD是借助计算机对机械结构进行设计和计算，建筑CAD借助计算机辅助设计建筑结构，设计对象的不同决定了其各自使用的软件也不尽不同。
图形交互式控制系统设计工具CTRLCAD的开发
文 操 Ｉ Ｉ 模 输入 模型 示 Ｉ 统 析 ｌ 件 作 刑 ｌｌ 显 Ｉ 系 分
新 建 系 统 模 型
Ｉ系 设 Ｉ 统 计 Ｉ 帮 助
打 开 ｍａ文件 ｔ
兰一
根轨迹分析 状 态 方 程 形 式
保存 ｍｔ ａ文件
退 出 系 统
零极 点形式
２０ ０ ２年 １ Ｏ月 文章 编号
１ ０ — ０ ３（ ０ ２ ０ — ４ ２ ０ ０ ０５ １ ２ ０ ） ４００ —５
图 形 交 互 式 控 制 系统 设 计 工具 Ｃ ＲＬ ＡＤ 的 开 发 Ｔ Ｃ
李 钟 慎
（ 侨大 学 机 电 及 自动 化 学 院 ， 州 ３ ２ １ ） 华 泉 ６０ １
中图分类号 ＴＰ ３ １ ５ ： ＴＰ １ １．６ ３ 文献 标识码 Ａ
控 制 系统 ＣＡ 已成 为 自动 控 制研 究 和工 程技 术人 员必 不 可少 的 手段 ． Ｄ ＭＡＴＩ ＡＢ现 已成 为 国际控 制 界应 用 最 广 泛 的 Ｃ ＡＤ软 件 之 一。 ． 然而 ， ＭＡＴＩ Ｂ 是一 个命 令 行 式 的交 互 系统 ， Ａ 要 使 用它 ， 须先 熟 悉 ＭＡＴＬ 必 ＡＢ的命令 和 函数 ， 需要 使用 者 进行 编 程 ．当今 流 行 的 图形 用 也 户界面（ ＧＵＩ 使 用 户不 必 牢记 大 量的命 令 ， 是通 过 窗 口、 ） 而 菜单 等选 择 计 算 机呈 现 给 用 户 的所
浅谈《控制系统CAD》多媒体课件的课程设计
收稿 日期 ：０ ６—０ ２０ ３—２ １
作者简介 ： 易路平 （９５ ）女 ， 津广播 电视大学教学中心讲 师。 １５一 ， 天
维普资讯
２ ０ 年第 ２ ０６ 期
天津电大学报
介 绍实 验 目的 、 验 内容 、 实 实验步骤 、 实验要 求 等。
维普资讯
第１ Ｏ卷
第２ 期
２０ ０ ６年 ６月
天 津 电大 学报 Ｊ Ｕ Ｎ Ｌ Ｆ ＩＮ Ｉ Ｒ 、 Ｕ ＩＥ ＳＴ Ｏ Ｒ Ａ Ｏ ＴＡ Ｊ Ｎ １， ＮＶ Ｒ Ｉ Ｙ
浅谈《 控制系统 Ｃ Ｄ） Ａ） 多媒体课件的课程设计
易路 平
（ 天津广播 电视大学 ， 天津 摘 ３０９ ） ０ １ １
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
、
时的建议。 考核说 明文本 中阐明了考试的形式， 平时分 、 实验分的计分 比例， 以及相应 的评分标准。 自学 指导 文本 中指 明了 自主 学 习时 应注 意 的 问题 ，即如何安排学习时间， 怎样安排学习顺序 ， 采用什么学习方法进行有效的 自主学习等。 教你使用课件文本中说 明该课件 的各种功能 及使 用方 法 。 各章节知识点文本是将经过选择 的内容按 照 章节进行科学的组合 ， 知识点的排列具有逻辑性 ， 整体教学 内容具有系统性 ，使学生在学习时感到
多媒体课件的创作可以分为课程设计和课件 设计。课程设计 主要任务是根据教学 目标确定教
工具 ，系统讲述控制系统分析 与设计 的基本原理 和设计 方法 ； 生可 通过编 程 和上机 练 习 ， 一步 学 进
学 内容、 选择教学模式和制定教学策略。 课程设计
需 要解 决 的主 要 问题 是 运用 科 学 的 、系统 的方 法
一
控制系统CAD软件的设计与应用
<全国自动化科学技术应用学术会议>>2000年控制系统CAD软件的设计与应用周黎辉董泽韩璞(华北电力大学动力工程系,保定071003)摘要论述了在控制系统CAD——CAE2000系统的软件设计中，采用了面向对象的方法进行需求分析、结构设计和软件开发的软件设计过程，解决了如何组态任意控制系统的问题，使其满足方框图语言与可视化相结合的技术要求，使系统的设计更加规范，系统的可维护性、可扩展性都大为提高。
关键词面向对象控制计算机辅助设计方框图语言1．引言在过去的十几年中，控制系统计算机辅助设计（CSCAD）技术已经发生了重大变化，特别是其CAD算法日益成熟，已经形成了比较完善的算法体系，但是在实际应用中，往往缺乏具有较好的通用性、便利性和开放性的软件工具。
由于近几年计算机软、硬件技术的快速发展，以及设计理论上的重大突破，使得大型的CSCAD平台化软件工具得以能够实现，而且辅助设计、辅助分析和辅助教学等多种功能已经融合在一起[1]。
2．CAE2000系统目前国外已经出现了一些有代表性的、成熟的CSCAD软件，比如MATLAB、ISL、VisSim和MATRIXx等，其中由美国MathWorks公司推出的MATLAB软件以及与之配套的SIMULINK软件由于采用了面向方框图语言技术与可视化技术，使得其成为功能较完善和具有代表性的CSCAD软件之一[2]。
到九十年中期，我国新一代CSCAD软件的开发，还处于起步阶段，基本上还没有与之相当的软件面世。
针对这种新的发展，我们开发了一套CSCAD系统——CAE2000系统。
CAE2000系统是一个集控制系统计算机辅助分析、辅助设计和辅助教学为一体的多功能、一体化的计算机辅助工程系统。
该系统除了具有一般CSCAD软件的组态、仿真功能外，还特别为接近工程实际和结合过程控制的特点，具备了实时仿真、通过过程通道设备与硬件结合仿真、软操作面板以及过程控制流程图等多种功能，这些功能是一般同类软件所不具备的，同时CAE2000还提供了拟合传递函数、控制器参数寻优、控制理论分析、控制系统CAD算法以及多种现代控制器研究等一系列从工程实际到理论分析的多种工具，这些也是一般CSCAD软件所不具备的。
控制系统数字仿真与CAD_课后习题答案
第一章习题1-1什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？答：仿真是建立在控制理论，相似理论，信息处理技术和计算技术等理论基础之上的，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行试验，并借助专家经验知识，统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。
它所遵循的基本原则是相似原理。
1-2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别？各有什么特点？答：解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析，计算。
它是一种纯物理意义上的实验分析方法，在对系统的认识过程中具有普遍意义。
由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响，其应用往往有很大局限性。
仿真法基于相似原理，是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法。
1-3数字仿真包括那几个要素？其关系如何？答: 通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素，即实际系统，数学模型与计算机。
由图可见，将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化，它还涉及到系统辨识技术问题，统称为建模问题；将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，这涉及到仿真技术问题，统称为仿真实验。
1-4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低？其优点如何？。
答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰，模拟仿真较数字仿真精度低但模拟仿真具有如下优点：（1）描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。
（2）仿真速度极快，失真小，结果可信度高。
（3）能快速求解微分方程。
模拟计算机运行时各运算器是并行工作的，模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关。
（4）可以灵活设置仿真试验的时间标尺，既可以进行实时仿真，也可以进行非实时仿真。
（5）易于和实物相连。
1-5什么是CAD技术？控制系统CAD可解决那些问题？答：CAD技术，即计算机辅助设计（Computer Aided Design）,是将计算机高速而精确的计算能力，大容量存储和数据的能力与设计者的综合分析，逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以快速设计进程，缩短设计周期，提高设计质量的技术。
《控制系统CAD》实验指导书
《控制系统CAD及仿真》实验指导书自动化学院自动化系实验一SIMULINK 基础与应用一、实验目的1、熟悉并掌握Simulink 系统的界面、菜单、工具栏按钮的操作方法；2、掌握查找Simulink 系统功能模块的分类及其用途，熟悉Simulink 系统功能模块的操作方法；3、掌握Simulink 常用模块的内部参数设置与修改的操作方法；4、掌握建立子系统和封装子系统的方法。
二、实验内容：1. 单位负反馈系统的开环传递函数为：1000()(0.11)(0.0011)G s s s s =++应用Simulink 仿真系统的阶跃响应曲线。
2．PID 控制器在工程应用中的数学模型为：1()(1)()d p i d T s U s K E s T s T s N=++ 其中采用了一阶环节来近似纯微分动作，为保证有良好的微分近似效果，一般选10N ≥。
试建立PID 控制器的Simulink 模型并建立子系统。
三、预习要求：利用所学知识，编写实验程序，并写在预习报告上。
实验二 控制系统分析一、 实验目的1、掌握如何使用Matlab 进行系统的时域分析2、掌握如何使用Matlab 进行系统的频域分析3、掌握如何使用Matlab 进行系统的根轨迹分析4、掌握如何使用Matlab 进行系统的稳定性分析5、掌握如何使用Matlab 进行系统的能观测性、能控性分析 二、 实验内容： 1、时域分析（1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并在图上读标注出峰值，求出系统的性能指标。
8106)65(5)(232+++++=s s s s s s G （2）已知两个线性定常连续系统的传递函数分别为1G (s)和2G (s)，绘制它们的单位脉冲响应曲线。
451042)(2321+++++=s s s s s s G ， 27223)(22+++=s s s s G （3）已知线性定常系统的状态空间模型和初始条件，绘制其零输入响应曲线。
控制系统CAD与仿真教学的案例教学模式
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｑ ｉ ｑ ｉ ｈ ａ ｒ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｑ ｉ ｑ ｉ ｈ ￣ ｒ １ ６ １ ０ ０ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
中图分 类号 ：Ｔ Ｐ １ ５： Ｇ ６ ４ ２ ． ０ 文 献标 识码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ － ９ ８ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ３ ０
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｃ ＡＤ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
运用案例教学模式想要达到好的教学效果 ，要求教师在课堂上要有很好的组织启发能力 ， 首先让学 生 自己根据 已学 过 的知识 ，提 出一 个设计 目标 ．然 后把设 计 目标 相近 的学 生进行 分组 ，通 过小 组讨 论获 得要达到的系统的性能指标．接着以小组为单位应用仿真软件对系统进行设计 ，同时满足所要求的性能指 标．以绘制系统根轨迹和磁悬浮主轴系统控制方法的研究为例 ， 介绍案例教学法在控制系统 Ｃ Ａ Ｄ与仿真教
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｃ ａ ｓ ｅ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｏｖ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ＣＡ Ｄ．
控制系统CAD测试题及其解析
控制系统CAD测试题及其解析1、关于MATLAB的主要特点说法错误的是：（） [单选题] *A、超强的数值运算功能B、语法严格，程序设计严谨。
(正确答案)C、程序的可移植性好D、强大的数据可视化功能2、MATLAB的基本运算包括：（） [单选题] *A、加(+)、减(-)B、乘(*)、除(/)C、幂次运算D、A和B和C都是(正确答案)3、下列变量名中（）是合法的。
[单选题] *A) char_1 ;(正确答案)B) x*y ;C) x\y ;D) end4、在循环结构中跳出循环，但继续下次循环的命令为（）。
[单选题] *A) return;B) break ;C) continue ;(正确答案)D) keyboad5.在中断型系统软件结构中，各种功能程序被安排成优先级别不同的中断服务程序，下列程序中被安排成最高级别的应是（） [单选题] *A．CRT显示B．伺服系统位置控制(正确答案)C．插补运算及转段处理D．译码、刀具中心轨迹计算6.下面哪种检测装置不能测量角位移？（） [单选题] *A．旋转变压器B．圆光栅C．编码盘D．编码尺(正确答案)7.若插补器所用寄存器的长度为n位，能插补的最大直线尺寸是直线终点的纵、横坐标均应小于（） [单选题] *A．2n-1(正确答案)B．2n-1-1C．2n-2D．2n-2 -1C系统的中断管理主要靠（）完成，而系统的中断结构决定了系统软件的结构。
[单选题] *A．软件(正确答案)B．硬件C．CPUD．总线9.键盘中断服务程序负责将键盘上输入的字符存入（），按一下键就向主机申请一次中断。
[单选题] *A．MDI缓冲器(正确答案)B．内存C．译码结果寄存器D．以上都不对10.三相步进电机的转子齿数为40，则三相六拍通电方式运行时的步距角为（）[单选题] *A．1.5°(正确答案)B．3°C． 9°D．4.5°11.某台数控机床的进给系统由步进电机驱动，已知步进电机的脉冲当量为0.005mm，快速行程速度为3000mm/min，则选用步进电机的快速行程的工作频率应为（）HZ [单选题] *A．4000B．3000C．10000(正确答案)D．600012.用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标A（5，7），若采用插补的总步数作为终点减法计数器JE的初始值，则JE＝（） [单选题] * A．5B．12(正确答案)C．13D．以上都不对13.辅助功能M09代码表示（） [单选题] *A．程序停止B．冷却液关(正确答案)C．主轴停止D．冷却液开14.CIM的中文含义是（） [单选题] *A．柔性制造系统B．柔性制造单元C．计算机集成制造系统D．计算机集成制造(正确答案)15.刀具中心轨迹在原编程轨迹的基础上，向右偏移一个刀具半径的刀具补偿指令是（） [单选题] *A．G41B．G42(正确答案)C．G40D．G4916. 将二进制数码1011转换为循环码是（） [单选题] *A．1010B．1110(正确答案)C．1000D． 110117. 数控系统按运动方式则可分为（） [单选题] *A．直线控制和圆弧控制B.点位控制、直线控制和连续控制(正确答案)C.二轴控制、三轴控制和多轴控制D.开环控制18. 在脉冲比较伺服系统中，常采用的位置检测元件是（）。
控制系统数字仿真与CAD课件 (第二章)
Re<2000”
第七讲 第二章
1. 26 分 56 秒处，PPT C1To o
Ti To T T 应为 C1To i i o Ri R1 Ri R1
n
控制系统数字仿真与 CAD
44
秒 处 ， PPT
中 公 式 G( s) K
ri h( s ) 应 为 i 1 ( s p ) i
n
G( s)
ri h( s ) i 1 ( s p ) i
9. 43 分 40 秒处，PPT 中公式 u1 kr (r c ) 改为 u1 k1 (r c ) 第六讲 第二章
4. 47 分 04 秒处，PPT 中“提过了”改为“提供了”
控制系统数字仿真与 CAD 课件 课 件 名 称 第三讲 第二章
1. 17 分 48 秒处，PPT 中“系统系数矩阵 A”应为“系统系统矩阵 A” 2. 24 分 57 秒处， PPT 中公式 P [ p0 , p1,, pn ] 前面的文字由 “系统零点向量” 应为“系统极点向量” 3. 30 分 44 秒处，PPT 中公式 R [r0 , r1 ,, rm ] 应为 R [r0 , r1 ,, rn ] 4. 30 分 44 秒处，PPT 中公式 P [ p0 , p1,, pm ] 前面的“极点留数向量”应 为“系统极点向量” ； 5. 30 分 44 秒处，PPT 中公式 P [ p0 , p1,, pm ] 应为 P [ p0 , p1,, pn ] 6. 30 分 44 秒处， PPT 中公式 Q [q0 , q1 ,, qm ] 前的 “极点留数向量” 应为 “余 式系数向量” ； 7. 30 分 44 秒处，PPT 中公式 Q [q0 , q1 ,, qm ] 应为 H [h0 , h1 ,, hl ] 8. 30 分
CAD在运动控制系统设计中的应用
CAD在运动控制系统设计中的应用运动控制系统是现代自动化领域中的一个重要组成部分，它通过对机械设备或工业机器人的运动轨迹、速度和力度等参数的控制，实现生产流程的自动化和优化。
在运动控制系统设计中，计算机辅助设计（CAD）起到了关键的作用。
本文将探讨CAD在运动控制系统设计中的应用，并介绍其优势和一些实际案例。
一、CAD在运动控制系统设计中的优势1. 提高设计效率：CAD软件可以实现快速、精确地绘制和修改设计图纸，大大缩短了设计时间。
传统的手工绘图需要投入大量的时间和精力，并且容易出现错误。
而借助CAD技术，设计师可以通过简单的操作快速完成复杂的设计任务，提高了设计效率。
2. 减少错误风险：CAD软件具有丰富的检查和校验功能，可以及时发现设计中的错误和瑕疵。
在运动控制系统设计中，一旦出现错误，可能导致物理设备的损坏或生产线的停工。
通过CAD的辅助，设计师可以在实际制造之前对设计进行模拟和测试，减少了错误风险。
3. 提高设计质量：CAD软件可以实现精确的尺寸控制和各种约束条件的建模，确保设计的准确性和稳定性。
在运动控制系统设计中，准确的尺寸和约束条件对于确保设备的正常运行是至关重要的。
CAD可以帮助设计师保持设计的一致性和可靠性，提高设计质量。
二、CAD在运动控制系统设计中的应用实例1. 运动轨迹规划：在一些需要精确控制的应用场景中，运动轨迹的规划至关重要。
CAD软件可以帮助设计师模拟和绘制运动轨迹图，确保设备在运动过程中的平稳性和准确性。
比如，在机器人装配线上，CAD可以帮助设计师确定机器人的运动轨迹，确保各个部件的精确拼装。
2. 动力学分析：在运动控制系统设计中，动力学分析是必不可少的环节。
CAD软件可以通过建立数学模型，帮助设计师分析和优化系统的动力学性能。
例如，在汽车悬挂系统的设计中，CAD可以模拟车辆在不同路况下的运动特性，通过优化参数，提高车辆的操控性和舒适性。
3. 强度分析：运动控制系统的设计需要考虑各个零部件的强度和刚度。
控制系统cad形考作业
目录控制系统CAD作业1 (1)第1章 (1)第2章 (2)控制系统CAD作业2 (7)第3章 (7)第4章 (9)控制系统CAD作业3 (13)第5章 (13)第6章 (16)控制系统CAD作业4 (20)第7章 (21)第8章 (25)第1章一、填空题1.按控制信号传递的路径不同，可将控制系统划分为：按给定值操纵的开环控制、按偏差调节的闭环（反馈）控制和带补偿调节的复合控制三种控制方式，其中控制精度最高的是带补偿调节的复合控制控制方式。
2.对自动控制系统性能的基本要求可以归纳为“稳、快、准”三个方面，一个系统要能正常工作，其首先必须满足稳定的最基本要求。
3.控制系统的设计包含分析和设计两方面内容。
4.控制系统的仿真依据模型的种类不同，可分为物理仿真、数学仿真和混合仿真三种形式。
二、简答题1.简述控制系统CAD的发展历程，并简单分析控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD 的相同点和区别。
早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来，如Ziegler 与Nichols 于1942年提出的PID 经验公式就可以十分容易地设计出来。
随着控制理论的迅速发展，光利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计算机领域取得了迅速的发展，于是20世纪70年代出现了控制系统的计算机辅助设计(computer-aided control system design , CACSD)方法。
近三十年来，随着计算机技术的飞速发展，各类CACSD 软件频繁出现且种类繁多，其中MATLAB已成为国际控制界的标准分析和辅助设计软件。
控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD的相同点是均是借助计算机软件进行设计；不同的是设计对象不同，其中控制系统CAD是借助计算机对控制系统进行仿真和设计，机械CAD是借助计算机对机械结构进行设计和计算，建筑CAD借助计算机辅助设计建筑结构，设计对象的不同决定了其各自使用的软件也不尽不同。
电镀废水自动控制系统图cad图
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Outline
8-1 Introduction to SIMULINK 8-2 Simulation to Dynamic Systems with SIMULINK 8-3 Create and Mask Subsystems
8-1 Introduction to SIMULINK
Model with SIMULINK
Getting started: File New Model
Operation to block
Drag the block icon into the model window Double-click on the block Block Parameters
Sinks (接收器模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
Sources (输入源模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
User-Defined Functions (用户定义模块库)
Model-based Design
8-2 Simulation to Dynamic Systems with SIMULINK
SIMULINK is a MATLAB accessory that models, simulates, and analyzes dynamic systems. SIMULINK provides a graphical user interface (GUI) for building models as block diagrams, allowing you to draw models as you would with pencil and paper. With SIMULINK, you can easily build models from scratch, or modify existing models to meet your needs. SIMULINK supports linear and nonlinear systems, modeled in continuous time, sampled time, or a hybrid of the two. SIMULINK turns your computer into a laboratory for modeling and analyzing systems that would not be possible or practical otherwise.
Example6-6
u
xBiblioteka BxA
—K
Example6_6_sim.mdl
Exercise
Simulate the following system with SIMULINK.
2u (t ) y (t ) 8u (t ) t 30 t 30
External function
8-3 Create and Mask Subsystems
Ports & Subsystems Subsystem
8-3 Create and Mask Subsystems
Edit Create subsystem
8-3 Create and Mask Subsystems
Mask editor
plot(tsim,ysim); Example8_4_sim.m
练习三、运用SIMULINK对系统仿真
生成系统结构图，改变输入信号电平从1~6，其系 统饱和环节的上下限为-1~1，对这6种情况分别进 行仿真并计算其超调量，将其绘制在同一张图中 进行比较
练习三、运用SIMULINK对系统仿真
打开SIMULINK，搭建系统结构框图，并保存为 ***.mdl 在MATLAB的Editor/Debugger窗口来编辑M文件， 运用sim命令，对模型进行外部的仿真 把源程序以文件形式保存到MATLAB的Work子目 录下 运行源程序，打印源程序清单，并保存图形
Six steps to modeling a system Defining the system Identifying system components Modeling the system with equations Building the SIMULINK block diagram Running the simulation Validating the simulation results
In Model-based Design, a system model is at the center of the development process, from requirements development, through design, implementation, and testing.
Example8-1
Scope
Example8_1.mdl
Example8-1 (continued)
plot(y1(:,1),y1(:,2))
Example8-2
Out1
plot(t,y) Example8_2.mdl
Example8-3
To Workspace
plot(t3,y3) Example8_3.mdl
[t,x,y]=sim(‘model’,[to tf],options,ut) 第一个参数必须，其它可缺省
In1
Out1
% Example8_4_sim.m t=(0:0.02:5)'; u=ones(size(t)); ut=[t,u]
[tsim,x,ysim]=sim('Example8_4',5,[ ],ut);
Math Operations (数学运算模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
Ports & Subsystems (端口和子系统模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
Signal Routing (信号路由模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
8-1 Introduction to SIMULINK
Continuous (连续模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
Discrete (离散模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
Look-Up Tables (查询表模块库)
8-1 Introduction to SIMULINK
8-1 Introduction to SIMULINK
Getting started
8-1 Introduction to SIMULINK
SIMULINK includes a comprehensive block library of sinks, sources, linear and nonlinear components, and connectors. If these blocks do not meet your needs, however, you can also create your own blocks. The interactive graphical programming environment simplifies the modeling process of systems.
Example8-6
Example8_6.mdl
Example8-7
Example8_7.mdl
Exercise
某一单位负反馈控制系统，给它输入阶跃量为 2的阶跃信号，试使用Simulink构造其闭环仿 真模型，并且绘制其响应曲线；然后将已经建 立的闭环控制系统建立成一个子系统。
1 s ( s 1)