控制系统仿真大作业

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控制系统仿真综合实验报告

图 2-1
校正前系统阶跃响应曲线
可以看出原系统的响应速度非常慢，所以要通过校正来改善系统的动态性能，可以采用串联超前校正。原系统为Ⅰ型系统，容易求出系统的速度误差系数为
K lim
s 0
s 400 2 s ( s 30 s 200)
2
根据实验要求速度误差系数为 10 ，那么 KV 10 / 2 5 ，此时系统的开环传函为： G s
5 400 ，用 MATLAB 计算得相角裕量为 32.6°，由于采 s s 30 s 200

2

用串联超前校正能够增大系统的相角裕量，所以综合考虑，采用串联超前校正。 2. 经过第一步的分析，采用串联校正，可以计算出串联校正装置传递函数为 5 (1 0.12 s ) ，因此校正后的开环传递函数为： 1 0.048s
K Ess Overshoot(%) Ts(s) 5 0.2857 34.6099 4.7766
表1
8 0.20000 43.5125 5.6730
9 0.1818 45.7812 5.5325
12 0.1429 51.6704 5.7655
不同 K 值下系统响应的参数
（四）实验结果与分析从理论上分析，系统的传递函数为 G s
ulxxlgxx?????????????????????????????????????????????????????????????????4301004300100000000010????uxxxy????????????????????????????????????0001000001???实际系统摆杆转动轴心到杆质心的长度为l025m则系统的状态方程为
（二）实验要求 1. 使用 Matlab 进行仿真； 2. 分析不同 K 值的情况下，系统的单位阶跃响应曲线，并绘图进行比较； 3. 列表对系统响应各性能进行比较，并确定你认为合适的参数值。（三）实验内容及步骤 1.运行 MATLAB,进行仿真实验。

自动控制仿真大作业

1.给出整定步骤和控制器参数整定结果采用衰减曲线法。

利用PID仿真模型，大致试出Kp0.75在1到10之间，然后利用matlab进行试算，不断提高Kp0.75精度，直到得出较高精度的Kp0.75，具体过程见PID.m文件。

得出Kp0.75 =5.2560，T0.75 =22则有：Ti=0.3* T0.75Td=0.25*TiKp= Kp0.75/0.8=6.5700Ki= Kp0.75/Ti=0.9955Kd= Kp0.75*Td=10.84052.分别绘制设定值和控制量单位阶跃的响应曲线设定值单位阶跃响应曲线控制量单位阶跃响应曲线3.求出设定值阶跃扰动下的静态偏差、最大动态偏差和调节时间由仿真模型，静态偏差=r(∞)-y(∞)=0，动态偏差=r-y max = -1.5684,取Δ=2%，得ts=43s。

PID.m程序代码如下：%第一问，采用衰减曲线法Ki = 0;Kd = 0;for Kp = 1:0.1:10;%粗选Kpsim('PID1.mdl');index=find(diff(sign(diff(y)))==-2)+1;%网上百度到的，用来寻找数据中极大值的位置，index 记录数据位置if length(index)>=3 %输出是震荡的前提M1=y(index(1))-y(length(y));%y(index(1))为第一个极大值，默认最后一个y即y(length(y))为稳定值M3=y(index(2))-y(length(y));%y(index(2))为第二个极大值a=(M1-M3)/M1;%a为衰减率if abs(a-0.75)<0.01temp=Kp;%存储粗选出的Kpbreak;endendendfor Kp = temp-0.1:0.01:temp+0.1;%进一步缩小Kp范围sim('PID1.mdl');index=find(diff(sign(diff(y)))==-2)+1;if length(index)>=3M1=y(index(1))-y(length(y));M3=y(index(2))-y(length(y));a=(M1-M3)/M1;if abs(a-0.75)<0.001%增大精度temp=Kp;break;endendendfor Kp = temp-0.01:0.001:temp+0.01;%精选出Kpsim('PID1.mdl');index=find(diff(sign(diff(y)))==-2)+1;if length(index)>=3M1=y(index(1))-y(length(y));M3=y(index(2))-y(length(y));a=(M1-M3)/M1;if abs(a-0.75)<0.0001kp=Kp;disp('Kp(0.75)=')%输出显示Kp(0.75)disp(kp)T=t(index(2))-t(index(1));%计算震荡周期disp('T(0.75)=')%输出显示T(0.75)disp(T)break;endendendti=0.3*T;%求出Kp，Ki，Kdtd=0.25*ti;Kp=kp/0.8Ki=Kp/tiKd=Kp*td%第二问直接修改仿真模型的设定值和控制量，然后仿真即可%第三问sim('PID1.mdl');index=find(diff(sign(diff(y)))==-2)+1;e=1-y(length(y))%静态偏差eM=1-y(index(1))%动态偏差for index=1:1:length(y)if abs(y(index)-y(length(y)))<=0.02*y(length(y))%找出调整时间对应的y的位置，取Δ=2% ts=t(index)%调整时间break;endend搭建的simulink模型如下：。

控制系统仿真实验报告一

实验一实验一实验一实验一经典的连续系统仿真建模方法经典的连续系统仿真建模方法经典的连续系统仿真建模方法经典的连续系统仿真建模方法一非线性模型仿真一非线性模型仿真一非线性模型仿真一非线性模型仿真编写四阶编写四阶编写四阶rungekuttarungekuttarungekutta公式的计算程序对非线性模型公式的计算程序对非线性模型公式的计算程序对非线性模型33式进行仿真
end
figure(1)
plot([0:hStep:nCounter*hStep]',Hlevel)
Grid
2、函数文件
functionNewX=my_wsh(h,t0,x0,u0)
K1=l_2(t0,x0,u0);
K2=l_2(t0+h/2,x0+h*K1/2,u0);
K3=l_2(t0+h/2,x0+h*K2/2,u0);
U=0.55,h=30 U=0.55,h=40
U=0.55,h=41 U=0.55,h=42
U=0.55,h=45 U=0.55,h=48
结论：由图可知，当h大于41时RK4变得不稳定
（3）ode45脚本文件
clc
clear
close
[t,H]=ode45('ode4_5',[1 200],[1.2 1.1]);
function[dh]=l_2(t,x,u)
A=2;
ku=0.1/0.5;
alpha12 = 0.25/sqrt(1.5);
alpha2 = 0.25/sqrt(1.4);
dh(1)=(ku*(u(1))-x(1,1)/(2*sqrt(1.5)/alpha12)+u(2))/A;
dh(2)=(x(1,1)/(2*sqrt(1.5)/alpha12)-x(1,2)/(2*sqrt(1.4)/alpha2))/A;

二阶弹簧-阻尼系统PID参数整定《控制系统仿真与CAD》MATLAB版

《控制系统仿真与CAD》大作业一、提交内容和评分标准1、大作业word文档（.doc格式），包括：每道题目的程序（有必要的注释）、程序运行结果、结果分析。

此项占大作业成绩的50%。

2、5分钟的汇报视频文件（.mp4格式），汇报视频需用EV录屏软件（EVCapture，学习通“资料”栏目里可下载）录制，用这个软件对着程序讲解，录成一个mp4视频文件（打开录屏软件，点击开始录制，打开程序，对着麦克风说话，可以随时停止，结束后自动生成视频文件）。

此项占大作业成绩的50%。

二、提交协议（非常重要！）1、截至时间：2020年6月17日（周三）晚上20点。

2、提交方式：学习通“作业”栏目里，文件夹命名为学号_姓名（比如201710230001_张三），文件夹中需包括大作业word文档（.doc格式），汇报视频文件（.mp4格式），word文档和汇报视频文件命名与文件夹一样。

三、注意事项1、两人雷同分数/2，三人雷同/3，以此类推。

2、没有做任何修改将例题、平时作业或阶段练习程序交上来，分数为0。

四、题目：以下四道题，任选一题完成，尽可能使用本课程学习的各种函数和分析方法。

选题一：二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定考虑弹簧－阻尼系统如图1所示，其被控对象为二阶环节，传递函数()G s如下，参数为M=1kg，b=2N.s/m，k=25N/m，()1F s 。

设计要求：用.m文件和simulink模型完成（1）控制器为P控制器时，改变比例系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。

（2）控制器为PI控制器时，改变积分系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。

(例如当Kp=50时，改变积分系数大小)（3）设计PID控制器，选定合适的控制器参数，使闭环系统阶跃响应曲线的超调量σ%<20%，过渡过程时间Ts<2s, 并绘制相应曲线。

图1 弹簧－阻尼系统示意图弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： F kx x b x M =++&&& 25211)()()(22++=++==s s k bs Ms s F s X s G图2 闭环控制系统结构图选题二：Bode 图法设计串联校正装置考虑一个单位负反馈控制系统，其前向通道传递函数为：()(1)(4)o K G s s s s =++ 设计要求：1、分析校正前系统的性能及指标2、应用Bode 图法设计一个串联校正装置()c G s ，使得校正后系统的静态速度误差系数110v K s -=，相角裕量50r =o ，幅值裕量10g K dB ≥。

控制系统仿真作业D

用输出到workspace中的数据，用MATLAB语句绘出系统输出图形
提交作业时，应包括系统仿真模型截图和用MATLAB语句绘出的系统输出图形。
答：
系统仿真模型截图：
Soope:
Soope1:
语句绘出系统输出图形：
plot(simout.time,simout.signals.values)
题目二：使用s函数实现下述状态空间表示的LTI动态系统，并用Matlab simulink提供的模块进行阶跃响应比较。
幅值为1周期为50s的方波信号用输出到workspace中的数据用matlab语句绘出系统输出图形提交作业时应包括系统仿真模型截图和用matlab语句绘出的系统输出图形
题目一：使用Matlab simulink编制下图所示的系统仿真模型，并
选择仿真参数：起始时间0s，结束时间100s
输入信号：幅值为±1，周期为50s的方波信号
答：模响应：
语言响应：

控制系统数字仿真模拟题

控制系统数字仿真模拟题在控制系统数字仿真模拟中，我们将通过几个案例来展示数字仿真在控制系统设计和分析中的重要性和应用。

案例一：PID控制器调节系统在这个案例中，我们将模拟一个PID控制器调节系统。

首先，我们需要建立一个被控对象的数学模型，可以是一阶或二阶系统。

然后，我们根据实际的控制需求来确定PID控制器的参数。

接下来，我们使用数字仿真软件，比如MATLAB/Simulink来搭建系统模型，将被控对象和PID控制器连接起来并进行仿真。

通过改变PID参数的值，我们可以观察系统响应的变化并优化控制性能。

案例二：状态空间控制系统在这个案例中，我们将研究状态空间控制系统的数字仿真。

状态空间方法是一种描述系统动态特性的有效工具。

我们首先需要得到系统的状态空间表示，包括状态方程和输出方程。

然后，我们使用数字仿真软件来模拟系统的时间响应和频率响应。

通过改变初始状态和控制输入信号，我们可以观察系统的状态变化和输出响应。

通过数字仿真，我们可以更好地理解状态空间控制系统的特性和优化控制策略。

案例三：数字滤波器设计数字滤波器在控制系统中扮演着重要的角色。

在这个案例中，我们将研究数字滤波器的设计和性能评估。

首先，我们需要确定滤波器的类型，如低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器。

然后，我们可以使用数字仿真软件来设计和仿真滤波器的频率响应和时域响应。

通过改变滤波器的参数，我们可以优化滤波器的性能和滤波效果。

通过上述案例，我们可以看到数字仿真在控制系统设计和分析中的重要性和灵活性。

它可以帮助工程师在设计前进行系统验证和仿真调试，避免了实际搭建系统的成本和风险。

数字仿真还可以快速优化控制策略和参数，提高系统的性能和鲁棒性。

因此，掌握数字仿真工具和方法对于控制系统工程师来说至关重要。

总结起来，数字仿真在控制系统设计和分析中具有重要的作用。

通过合理利用数字仿真软件和工具，工程师可以更好地理解系统的特性和优化控制策略。

数字仿真可以帮助工程师提高工作效率，节省成本，并减少了实际试验的风险。

控制系统仿真实验(1-10)

控制系统仿真(Matlab)实验实验1：初步了解MATLAB环境及命令窗口的使用一、课堂练习1、掌握MATLAB的启动方式；熟悉MATLAB的命令窗口；熟悉常用的选单和工具栏；熟悉MATLAB桌面的其他窗口。

2、熟悉MATLAB命令窗口中的选单“File”的功能。

3、在命令窗口中输入以下命令并查看运行结果：>>a=2.5>>b=[1 2;3 4]>>c=‟a‟>>d=sin(a*b*pi/180)>>e=a+c4、根据3题分别输入以下命令查看运行结果。

（1）使用标点符号来修改命令行①；：不显示计算结果【注意与回车键比较运行结果】>>a=2.5;②%：用做注释>> b=[1 2;3 4] % b为矩阵（2）通过常用操作键来编辑命令①↑：向前调回已输入过的命令行②↓：向后调回已输入过的命令行③Esc：消除当前行的全部内容（3）查看工作空间窗口：在工作空间中使用who，whos，clear 命令，观察运行结果。

5、熟悉MATLAB环境。

（1）MATLAB命令窗口：菜单命令各项的作用；工具栏各项功能，要求熟练使用工具栏按钮；熟练使用命令编辑区中命令窗口快捷键的功能。

（2）了解MATLAB的程序编辑器。

（3）熟悉MATLAB的work子目录。

（4）MATLAB运行外部环境：进入DOS操作系统。

6、标点符号可以使命令行不显示运算结果，用来表示该行为注释行。

二、课外练习1、MATLAB强大的绘图功能（1）采用插值方式绘制海底形状图。

具体程序如下：>>xi=linspace(-5,5,50);yi=linspace(-5,5,50)>>[XI,YI]=meshgrid(xi,yi);>>ZI=interp2(x,y,z,XI,YI,‟*cubic‟);>>Surf(XI,YI, ZI),view(-25,25)（2）绘制草帽图具体程序如下：>>[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);>>r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps;>>z=sin(r)./r;>>surf(x,y,z)>>shading interp>>axis off（3）绘制圆球球体具体程序如下：>>sphere(100);axis equal;>>shading flat;camlight right;>>camlight left;lighting phong2、MATLAB程序流程控制（1）在M文件编辑器中输入以下程序，并观察运行结果。

MATLAB与控制系统仿真大作业

>> G1=tf(num,den);
>> G1=zpk(G1)
G1 =
5 (s+0.6) ----------------(s+3) (s+2) (s+1)
>> num=[2 1]; den=[1 2.9 1]; G2=tf(num,den); >> G2=zpk(G2)
G2 =
2 (s+0.5)
>> xlabel('x') ylabel('exp(-2.*x)')
三、simulink 建模（每题 10 分，共 20 分）
1、已知单位负反馈的开环传递函数为 G(s) =
2 s2 + 4s
，试利用
simulink
建立系在单位阶跃输入作用下的模型。
要求答案包括：（1）simulink 建模结构图；
（2）在同一个坐标中的阶跃信号和响应曲线图。
2、已知系统的开环传递函数为
G1(s)
=
2s2 + 5s + 6 s2 + 2s + 3
、G2 (s)
=
s2
s+6 + 7s +1
，H
(s)
=
5(s + 2) s +10
求：建立 Simulink 仿真模型，并求出其系统在单位阶跃响应；
要求答案包括：（1）simulink 建模结构图；
x=
-2.9709
0.5491
3.6000
0.0509
2. 已知下列矩阵
2 3 1
−1 3 5
A
=

过程控制系统课程设计大作业(仿真分析)

过程控制系统课程设计大作业（仿真分析）PID控制是一种历史悠久、广泛使用的控制规律。

由于其简单、鲁棒性好，适应性强，至今仍广泛应用在自动化的各个领域。

正是由于PID的广泛应用，人们几乎已经不知道PID控制什么时候开始应用，也几乎没有人关心PID的理论是什么时候开始出现的。

PID的工程整定方法也很多，目前广泛的出现在各类教科书上的是“动态特性参数法”（Z-N方法，C-C方法），但这种方法的基本思路是什么？在没有今天如此有力的数值计算工具的当时是怎么推导出来的？它可以适应所有的过程对象吗？他的误差大吗？它现在还适用吗？这些问题那本书也没有回答。

请通过查阅资料，仿真分析，试着回答以下问题
1 PID控制的演进。

2 针对各种典型的过程对象（低阶，高阶，大容积滞后，纯滞后，有无自平衡）各种典型的扰动（给定值扰动，对象前后的干扰）分析“动态特性参数法”的适用范围，整定效果，参数修正方法。

3 通过查阅资料、思考并仿真分析，了解“动态特性参数法”整定方法的基本思路，了解经验公式中各个参数、系数的由来及对整定结果的影响。

要就：
1 给出查阅资料的出处
2 给出分析问题的思路
3 详述分析过程，仿真方案，结论
4 可以互相讨论，但需独立提交作业。

控制系统仿真实验报告3

昆明理工大学电力工程学院学生实验报告实验课程名称：控制系统仿真实验开课实验室：年月日实验一电路的建模与仿真一、实验目的1、了解KCL 、KVL 原理；2、掌握建立矩阵并编写M 文件；3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ；4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。

二、实验内容电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。

试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。

IVSV 1V 2图1三、列写电路方程（1）用欧姆定律求出电流和电压 I=Vs/(R1+R2)U1=R1*I U2=R2*II=2A, U1=6V , U2=14V（2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压 I1=I2Vs+U1+U2=0I=2A, U1=6V , U2=14V四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序u=20;r=[3,7];i=20/(r(1,2)+r(1,1))u1=3*iu2=7*i（2）M文件求解结果五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图电流波形电压v1波形电压v2波形六、结果比较与分析由上可知用M文件进行电路求解与用simulink进行仿真建模所得结果为一致，所以所求结果为正确的。

实验二数值算法编程实现一、实验目的掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。

二、实验说明1．给出拉格朗日插值法计算数据表；2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据；3．根据MATLAB软件特点和算法流程框图，利用MATLAB软件进行上机编程；4．调试和完善MATLAB程序；5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。

三、实验原始数据上机编写拉格朗日插值算法的程序，并以下面给出的函数表为数据基础，在整个插值区间上采用拉格朗日插值法计算(0.6)f，写出程序源代码，输出计算结果：四、拉格朗日插值算法公式及流程框图输出x,y五、程序代码function y=lag(xi,yi,x);n=length(xi);c=x;s=0;for k=1:np=1;for j=1:nif j~=kp=p*(c-xi(j))/(xi(k)-xi(j));endends=p*yi(k)+s;endy=s;disp(x);六、计算结果(0.6)f=0.0201实验三动态电路的建模及仿真一、实验目的1．了解动态电路的理论，掌握动态电路建模的基本原理；2．熟悉MATLAB的Simulink模块，并掌握使用模块搭建过程。

matlab大作业(控制系统仿真)

河南工业大学控制系统仿真姓名：宋伯伦班级：自动化1501学号：201523020128成绩：2017年6月16 日设计题目基于MATLAB的皮带配料控制系统的仿真设计内容和要求阐述皮带配料控制系统的工作原理、物料流量特点，建立系统模型，通过Matlab进行控制系统仿真，达到适应系统工作过程各参数变化的目的。

报告主要章节第一章概述与引言随着科学技术的不断发展，电子皮带秤配料系统已在煤炭、化工、烟草、冶金、建材等行业中广泛应用。

目前大多数皮带秤配料系统仍然是采用传统的PID控制算法，灵敏度较高，可以说在理论上调节是能做到无误差的，或者说在误差较小的范围内的确很有优势，但是出现较大误差时，其动态特性并不是很理想，超调量一般较大。

所以，本课题设计了一套更为合理高效的电子皮带秤配料系统，本设计主要针对皮带秤配料系统中配料这一环节，采用模糊PID和传统PID控制相结合的方法。

本课题主要内容包括皮带秤的原理与组成，系统的总体设计，模糊控制算法结合本系统的分析以及采用MATILAB进行模糊PID控制仿真。

第二章各部分设计方案及工作原理皮带秤配料系统中配料皮带秤作为在线测量的动态称量衡器，有着重要的作用，目前已广泛用于冶金、煤炭、烟草、化工、建材等行业中，是集输送、称量、配料于一体的设备。

皮带秤仪表除了显示瞬时流量和累积流量外，还能根据由接线盒传过来的数据与给定值的偏差来控制给料机的给料，从而保证瞬时流量的恒定。

这样就构成了一个闭环控制系统。

2.1皮带秤配料系统组成及工作原理2.1.1皮带秤配料系统组成配料皮带秤系统结构如图2.1所示，由三大部分组成，分别是料斗、给料设备和皮带秤。

图2.1中：A-称重传感器；B-测速传感器；C-称重托辊；D-接线盒；E-称重仪表。

2.1.2皮带秤工作原理皮带秤的计量对象是连续流动的物料，可以显示物料的瞬时流量和在某一段时间内的累计流量。

皮带秤是在皮带运行中进行测量，所以测量的稳定性很重要。

控制系统数字仿真大作业

《控制系统数字仿真》课程大作业姓名：学号：班级：日期：同组人员：目录一、引言 (2)二、设计方法 (2)1、系统数学模型 (2)2、系统性能指标 (4)2.1 绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性 (4)2.2 稳定性分析 (6)2.3 性能指标分析 (6)3、控制器设计 (6)三、深入探讨 (9)1、比例-微分控制器(PD) (9)2、比例-积分控制（PI） (12)3、比例-微分-积分控制器（PID） (14)四、设计总结 (17)五、心得体会 (18)六、参考文献 (18)一、引言MATLAB语言是当今国际控制界最为流行的控制系统计算机辅助设计语言，它的出现为控制系统的计算机辅助分析和设计带来了全新的手段。

其中图形交互式的模型输入计算机仿真环境SIMULINK，为MATLAB应用的进一步推广起到了积极的推动作用。

现在，MATLAB语言已经风靡全世界，成为控制系统CAD领域最普及、也是最受欢迎的软件环境。

随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。

不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已发展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会领域中，成为现代社会生活中不可或缺的一部分。

随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探知未来，认识和改造自然，建设高度文明和发达社会的活动中，控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。

作为一个自动化专业的学生，了解和掌握自动控制的有关知识是十分必要的。

利用MATLAB软件及其SIMULINK仿真工具来实现对自动控制系统建模、分析与设计、仿真，能够直观、快速地分析系统的动态性能和稳态性能，并且能够灵活的改变系统的结构和参数，通过快速、直观的仿真达到系统的优化设计，以满足特定的设计指标。

二、设计方法1、系统数学模型美国卡耐尔基-梅隆大学机器人研究所开发研制了一套用于星际探索的系统，其目标机器人是一个六足步行机器人，如图(a)所示。

控制系统MATLAB仿真作业学习资料

Ce 0.132V /(r • min 1 ) ，允许过载倍数λ=1.5；
2.晶闸管装置放大系数： K s 40 ；
3.电枢回路总电阻：R=0.5Ω；
4.时间常数：Tl=0.05s，Tm=0.3s;
5.电流反馈系数：
U
* im
Байду номын сангаас
10
0.05V / A ；
1.5I N 1.5136
6.转速反馈系数：
（3）按小时间常数近似处理，取 Tn =0.0074+0.02=0.00274。
2.转速调节器的结构选择：PI 型，其传递函数为：WASR
s
Kn
ns ns
1
。
3.选择转速调节器参数
取 h=5，则 ASR 超前时间常数：τn=h*Tn =5*0.00274=0.137s
转速开环增益：KN =h + 1/2 h2 T2Σn2=159.84s- 1；于是ASR的比例系数为：Kn =( h + 1)βCe Tm/2 hαRT Σn=12.388
直流电动机双闭环控制系统的仿真结构图
转速环空载高速起动波形图
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精品文档
转速环满载高速起动波形图
转速环抗扰波形图
4 分析
一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态。为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。根据反馈控制规律，要控制某个量，就要引入这个量的负反馈。因此很自然地想到要采用电流负反馈控制过程。这里实际提到了两个控制阶段。起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。

控制系统数字仿真作业

控制系统数字仿真作业学号：S309047020姓名：张宇2010年1月5号2.2 将()G s ＝2(3)(1)(2)S S s +++化成状态空间表达式，要求A 阵为对角阵。

解：()G s ＝2(3)(1)(2)S S s +++＝4(1)S --＋2(2)S ---=()()Y s U s令：()()(),()12(1)(2)U s U s x s x s S S ==---- ，则：()4()2()12Y s x s x s =- 将以上两式拉氏反变换： 112224212x x u x x u y x x=-+=-+=-所以可得：1011102122x x u x x -⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ y ＝（4 －2）12x x ⎛⎫⎪⎝⎭2.3 已知系统的状态空间描述为：A ＝100020003-⎛⎫⎪- ⎪ ⎪-⎝⎭ B ＝363⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭C=(111)求该系统的传递函数。

解：()G s =1()C sI A B --=(111)1100020003S S S -+⎛⎫ ⎪+ ⎪ ⎪+⎝⎭363⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭=(111)100110021003S S S ⎛⎫ ⎪+⎪ ⎪ ⎪+ ⎪ ⎪ ⎪+⎝⎭363⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭=31S ++62S -++33S +=6326116S S S +++ 2.4 求图2-20所示系统的状态空间描述。

图2-20解：()G s ＝()()Y s U s ＝()()()()1()()K S a S S b S c K S a S S b S c +++++++＝32()()Ks Kas b c s bc K s Ka ++++++所以可以写出系统的状态空间描述为：A ＝010001()()Ka bc K b c ⎛⎫ ⎪⎪ ⎪--+-+⎝⎭ B ＝001⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭C ＝(0)Ka K2.5分别用欧拉法、二阶龙格－库塔及四阶龙格－库塔法计算系统：100(51)(101)(1)(0.151)S S S S ++++在阶跃函数下的过渡过程1. 选择相同的步距h ＝0.005，试比较计算结果。

《》大作业2

一、带饱和输出特性PID 控制系统的被控对象为)(0s G =s e s 601801-+，其PID 控制器为)(s G c =)11(s T sT K D I p ++=s K s K K D I p ++1=5+s 048.0。

以)(0s G 与)(s G c 为前向通道的单位负反馈系统。

试对于PID 控制器分别采用以下3种办法：PID 控制3个分量叠加、传递函数方框图与PID 控制子系统绘制其Simulink 仿真模型图，并对其进行阶跃仿真。

然后对PID 控制子系统进行封装。

（结合P141例7-5、P144例7-6）（本题20分）【解】：(1)分析：根据题意，已知PID 控制器为)(s G c =5+s048.0,即5=0.048=p I D K K K =、、。

PID 的3个作用分量，仿真时可采用下列处理措施：①将PID 控制3个分量叠加作用的传递函数直接在Simulink 模型图中以实现仿真；②将PID 控制3个分量叠加作用（求和）通分后求得一个传递函数，放入其Simulink 模型中以实现仿真；③将PID 控制3个分量叠加作用定义为PID 控制子系统，放入其Simulink模型中以实现仿真；○4将PID 控制3个分量叠加作用定义的PID 控制子系统经封装后，放入其Simulink 模型中以实现仿真。

(2)PID 的3个分量叠加法：将PID 的3个分量叠加作用直接绘制在系统中的Simulink 模型nan025.mdl 如图1.1所示。

图中的阶跃信号为“1”，即单位阶跃作用，三信号叠加模块“Add ” 混路模块“Mux ”，饱和特性为“±1.1”，时间延迟“60”s ，仿真时间为“2000”s 。

图1.1 PID 控制三个分量叠加的Simulink 模型wei025.mdl在模型wei025.mdl 图中，选中【Simulation 】并执行【Star 】菜单项命令，再用鼠标左键双击“Scoope ”示波器，即弹出图1.2所示系统输出示波器对话框，如果需要的话，用鼠标左键单击工具栏的纵坐标刻度管理工具【简图】，就得到如图1.2所示系统的单位阶跃给定响应曲线。

控制系统仿真大作业.

关键词：Matlab；差动保护；仿真；闭环
如何将传统的保护原理应用于微机中，并充分利用计算机在数字运算、逻辑处理、记忆方面的优势来改进、完善保护和探索新的保护原理，从而提高保护的总体性能，一直是广大继电保护工作者的重要任务。由于微机保护的原理是利用软件实现，继电保护元件的内部动态行为难以得知，对于保护装置的误动和拒动，往往不清楚装置中是哪个模块或逻辑导致了保护的不正确动作。
傅氏算法对衰减的非周期分量敏感，傅氏算法前串上一个一阶差分滤波单元以抑制分周期分量，减小计算误差，其数学模型为
经一阶差分滤波后输入的基波或谐波分量的幅值和相位可能发生变化，应注意补偿。傅氏分解模块分解出的算法中的基波或各次谐波的正弦系数和余弦系数（第n次谐波），进而在有效值和相位计数模块，按式（2）（3）算出相应电量基波和各次谐波的有效值和相位。
在利用傅氏算法计算出三相电流或电压分量的正弦和余弦分量系数以后，可以方便的得到正序、负序和零序分量。基于傅氏算法的虑序算法同样可采用M末班编程实现。
保护元件算法则是各种保护原理的具体实现，主要完成各保护元件的动作判断。以二次谐波制动比率差动保护为例说明，逻辑框图如图6（a）所示，图中的二次谐波制动元件、比率差动元件按动作方程实现，应用Simulink的工具箱或通过M模块编程，根据保护原理框图搭建就可以实现相应的保护。然后利用Simulink的子系统技术封装成保护模块，如图6（b）所示。
式中。
在内部故障时Id和相差很小，因此制动电流Ir.就很小，而且Id和之差又把两者中的电流补偿的误差因素消除了，从而有可能做到区内故障时无制动量。因此，复式制动电流能有效地提高内部故障保护动作的灵敏度。在外部故障时，虽然随短路电流增大而变大，Id是不平衡电流，比小得
多，所以Id《，因此制动电流Ir就很大，外部故障时可靠闭锁保护。

控制系统与仿真期末作业电子稿

西南科技大学研究生试题单年级 2015 专业控制、控工 2015-2016学年第1学期考试科目控制系统仿真命题人王建伟共1页第1页2015级研究生选修课《控制系统仿真》考核内容与方式一、题目（结合自己的研究方向，从下面2题任选一题）1．结合自己的研究方向，选择一种你认为和仿真课程相关的题目书写一份报告。

（70分）2．采用MATLAB编程工具,选取和研究方向相近的自命题，编写仿真程序，理解掌握程序代码的含义、使用方法及其每个程序段的目的和功能，给出仿真结果。

（70分）二、提交要求1．提交打印报告及电子稿，附录部分提交程序代码及其曲线图、注明程序功能，理解代码含义。

2．报告提交时间地点：2016年1月12日上午9点，综合楼402。

选题:2.采用MATLAB编程工具,选取和研究方向相近的自命题，编写仿真程序，理解掌握程序代码的含义、使用方法及其每个程序段的目的和功能，给出仿真结果。

自我情况介绍:姓名：王桂山学号：2015000102 专业：控制科学与工程学院：理学院TEL：主要利用理论:复杂网络的社团结构计算和应用研究方向: 网络在自然界和人类社会中普遍存在，包括自然界中天然存在的星系、食物链网络、神经网络、蛋白质网络；人类社会中存在的社交网络、传染病传播网络、知识传播网络；人类创造的交通网络、通信网络、计算机网络等。

本论文注解着重介绍了复杂系统与网络中的社团网络结构的程序.自命题: 《复杂网络理论在恐怖分子社团分析中的应用》利用资源:绵阳市移动数据及相关数据资料(个人数据保密)本项目从今年十月份开始，陆陆续续开展，中间出了很多的问题，程序修改了很多次，每次任老师叫我过去亲自给我讲解，通过王建伟老师的的课堂，让我更加明确了自己的研究方向，坚定了对科研的追求，然而从零开始的，从基础开始，也是很困难的事情，但是任老师没有放弃我，然后每次又都能从王老师课堂上得到很多的鼓励，使我能够有足够的多的信心去继续下去。

智能控制模糊控制仿真大作业

智能控制模糊控制仿真大作业一、前言智能控制模糊控制仿真大作业是在智能控制课程中的一项重要任务，旨在让学生通过实践来深入理解模糊控制的原理和应用。

本文将从以下几个方面详细介绍智能控制模糊控制仿真大作业的相关内容。

二、作业背景智能控制是一种基于人工智能技术的自动化控制方法，它可以通过对系统进行学习和优化来提高系统的性能和鲁棒性。

而模糊控制则是智能控制中的一种重要方法，它可以通过对输入输出之间的关系进行建模来实现对系统的控制。

因此，深入了解模糊控制的原理和应用对于学习智能控制具有重要意义。

三、作业要求本次大作业要求学生使用MATLAB/Simulink软件来设计一个基于模糊逻辑的温度调节系统，并进行仿真验证。

具体要求如下：1. 设计一个基于PID算法和模糊逻辑的温度调节系统；2. 利用Simulink软件构建该系统，并进行仿真验证；3. 对比分析PID算法和模糊逻辑在温度调节系统中的控制效果；4. 撰写实验报告，详细介绍设计思路、仿真结果以及分析结论。

四、作业流程1. 确定系统需求和参数首先，需要确定温度调节系统的需求和参数。

例如，设定目标温度为25摄氏度，系统初始温度为20摄氏度，采样时间为0.1秒等。

2. 设计PID控制器接下来，设计PID控制器。

PID控制器是一种经典的控制方法，在工业自动化控制中得到广泛应用。

其基本原理是通过对误差信号、误差积分和误差微分进行加权组合来得到输出信号。

3. 设计模糊逻辑控制器然后，设计模糊逻辑控制器。

模糊逻辑控制器是一种基于模糊集合和模糊推理的控制方法。

其基本原理是将输入变量映射到一个或多个模糊集合上，并通过一系列规则来推导出输出变量的值。

4. 构建Simulink模型并进行仿真验证接下来，利用Simulink软件构建温度调节系统，并将PID控制器和模糊逻辑控制器分别加入到系统中。

然后，进行仿真验证，比较两种控制方法的控制效果。

5. 分析结果并撰写实验报告最后，对比分析PID算法和模糊逻辑在温度调节系统中的控制效果，并撰写实验报告，详细介绍设计思路、仿真结果以及分析结论。

电力拖动自动控制系统仿真作业

转速。

电流反馈控制直流调速系统的仿真1.电流环仿真设计
1）根据工程设计的方法将电流环校成典型Ⅰ系统，典型Ⅰ系统的跟随性较好，超调量较小。

T=Toi=Ts=0.037s 。

K I=1/ T=135.1；
T=0.03s ；
Ki=1.013T=0.03
根据上述的设计参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σ=4.3%<5%，符合设计要求动态框架图：
（1）以KT=0.5.T=0.03电流波形
（2）利用仿真模型观察PI参数对跟随性能指标的影响趋势以KT=0.25的关系式按典型I型系统的设计方法得到了PI调节器的传递函数为
0.5067+16.89/s，得到电流环的阶跃响应仿真结果,无超调，但上升时间长。

电流环输出波形
（3）调整以K=1.0的关系式得到PI调节器的传递函数为
2.027+67.567/s，得到电流环阶跃响应仿真图，超调大，但上升时间
短。

总结：从以上各电流环的图形得出KT越大时上升时间越快，但同时超调量也比较大，当KT=0.5时，各项动态参数较合理。

2速度环的系统仿真
速度环的仿真模型
1）转速环空载高速启动波形图取KT=0.5，h=5
2)转速环满载高速启动波形图，启动时间延长，退饱和和超调量减少
3）转速环的抗扰波形图，空载稳定运行时突然加额定负载的转速与电流的响应曲线。

控制系统仿真大作业

《控制系统仿真》大作业一、基本操作程序实现：1、自己定义一组数据，并将其保存到文件data.dat 。

要求第一列为时间t （t 为等差数列，2000≤≤t ）；第二列为与t 对应的201个幅值数据，作为信号)(1t f 的幅值；第三列为按s 的降幂排列的传递函数分子系数；第四列为按s 的降幂排列的分母系数。

第三列、第四列的数据个数不能超过5个。

2、读入data.dat 数据，画出)(1t f 的时域波形。

3、⎪⎩⎪⎨⎧-<≤≤<≤=其它且)3(15)(10010)(100)(*2)(112112t f t f t t f t t f t f求取)(2t f ，将结果保存到result.mat 文件，画出其时域波形。

4、按data.dat 中的第三列、第四列，求取其对应的传递函数，绘制其bode 图。

报告要求：简述程序的实现过程。

二、子系统封装程序要求：1、用SIMULINK 建立系统：c bx ax y ++=3，x 为输入，y 为输出，c b a ,,为常数。

对该系统进行封装，要求通过对话框能修改c b a ,,的值。

2、若输入x 为幅度为5、频率为0.25Hz 的锯齿波，采用示波器显示输出y 及输入x 的波形。

3、将输入x 、输出y ，导入到工作空间，并采用plot 命令，将两个波形在同一波形窗口显示，带网格线、图例。

报告要求：用文字阐述上述程序的实现过程。

三、PID 控制器参数整定某控制系统的开环传递函数为11010)(230+++=s s s s G ，采用单位负反馈。

程序要求：1、试采用工程整定法，设置合适的P 、PI 、PID 控制器的参数。

2、将仿真时间定为300秒，绘制整定后的系统的单位阶跃响应曲线。

3、设计M 文件，采用编程法求取系统阶跃响应性能指标：超调量、调节时间。

报告要求：1、阐述该题目的PID 参数整定过程。

2、阐述超调量、调节时间的求取过程。