基于MatlabSimulink的机械工程控制系统仿真张华红
基于Matlab／Simulink辅助的《计算机控制技术》实验案例
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告一、实验目的：1.学习并掌握MATLAB软件的基本使用方法；2.了解机械工程控制的基本概念和理论知识；3.分析并设计机械工程控制系统的仿真模型。
二、实验内容：1.使用MATLAB软件绘制机械工程控制系统的block图；2.使用MATLAB软件进行机械工程控制系统的数学建模和仿真；3.使用MATLAB软件对机械工程控制系统进行性能分析和优化设计。
三、实验步骤：1.打开MATLAB软件，并创建一个新的m文件；2.根据机械工程控制系统的控制原理，绘制系统的block图；3.根据系统的block图，使用MATLAB软件进行数学建模，并编写相应的代码；4.对机械工程控制系统进行仿真，并分析仿真结果；5.根据仿真结果，优化系统参数，并重新进行仿真。
四、实验结果分析：通过对实验步骤的操作，我们得到了机械工程控制系统的仿真结果。
根据仿真结果，我们可以对系统的性能进行分析和评估。
通过与系统要求相比较，可以发现系统存在响应速度较慢、稳态误差较大等问题。
在实验中，我们根据分析结果对系统进行了优化设计，并重新进行了仿真。
优化设计的目标是改善系统的性能，使其更接近于理想的控制效果。
通过对系统的参数进行调整和调节，我们成功地改善了系统的性能。
五、实验总结：通过本次实验，我们学习了MATLAB软件的基本使用方法，并了解了机械工程控制的基本概念和理论知识。
我们通过对机械工程控制系统的仿真，实现了对系统性能的分析和优化设计。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，例如如何选择合适的参数和调节控制量等。
通过查阅相关资料和与同学的交流讨论，我们成功地解决了这些问题，同时加深了对机械工程控制的理解。
通过本次实验，我们不仅掌握了MATLAB软件的基本使用方法，还加深了对机械工程控制的理解。
这对我们今后从事相关工作和开展相关研究都具有重要的指导和帮助作用。
机电系统动态仿真-基于MATLABSimulink课程设计
机电系统动态仿真-基于MATLAB Simulink课程设计简介机电系统是由电气、机械及控制部分组成的复杂系统。
动态仿真是一种研究系统行为的方法，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理。
本课程设计旨在介绍机电系统动态仿真的基本原理和方法，并使用MATLAB Simulink软件进行实践操作。
课程内容本课程设计包括以下几个部分：1. 机电系统简介介绍机电系统的组成部分、基本特性及其应用场景，旨在让学生对机电系统有一个全面的认识和了解。
2. MATLAB Simulink简介介绍MATLAB Simulink的基本使用方法，包括模块的添加、参数的设置和仿真结果的显示等。
3. 机电系统建模使用MATLAB Simulink软件对机电系统进行建模，包括机械部分、电气部分及控制部分等。
4. 系统仿真利用所建立的机电系统模型进行系统仿真，包括控制器输出、系统响应等结果分析。
5. 结果分析对仿真结果进行对比分析，分析不同参数条件下系统的运行情况，找出系统的优化方案。
实践操作为了让学生更好地掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，本课程设计还包括以下的实践操作：1. 模型建立使用MATLAB Simulink工具箱，建立一个简单的机电系统模型。
2. 参数设置调整模型内参数，观察系统响应情况。
3. 仿真并分析结果执行仿真操作，对仿真结果进行分析，并尝试不同参数条件下系统的运行情况。
4. 优化方案结合分析结果，提出相应的优化方案，并重新设置参数进行仿真。
5. 实验报告整理实验数据、结果和分析，撰写实验报告。
实验环境本课程设计使用的软件工具为MATLAB Simulink，需要学生提前安装并掌握基本使用方法。
课程收获通过本课程的学习和实践操作，学生能够初步掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，了解MATLAB Simulink的基本使用方法，从而更好地理解机电系统的运行原理和优化方案。
同时，学生能够提高实际操作能力，加强分析和解决问题的能力。
基于MATLAB语言的《自动控制原理》专题研究式教学探索
３． 注重培 养 学 员的信 息能 力 较 大 的信 息量 是学 员 进行 专题 研 究 的基础 ，在 教 学 过程 中 ，教 员首 先 要引 导学 员快 速 准确 地 采集 有 用 信息 ，让 学 员 自觉产 生 拥有 信息 的渴望 。这 些 信 息包括 ：网络信息 、参考书籍及其相 关资料 等 。其 次要 培养 学 员高 效 、快 捷地 利 用信 息 资源处 理 问题 的能 力 。对 于学 员 来说 ，要 学 会根据 研 究课 题 的需 要 ，经过信息 的整理 加工 ，解决实 际问题 。 因此 ，在 教学 过程 中 ，要 培养 学 员利 用信 息 资源 独立 分 析 问 题 、解 决 问题 的能 力 。三是 要 培养 学 员信 息再 生 能 力 。在 专题 研究 过程 中 ，要 引导学 员对 有 用信 息进 行归纳和总结 ，以形成新 的信息资 源 ，并能将这些 再 生 的信 息资 源应 用 到后续 的教 学 活动 中去 。 参考 文 献 ：
收稿 日期 ：２ ｌ ．４０ ０ １０ ．８ 作者简介：黎莉 （ ９ ２ ，女 ，硕士 ，空 军第一航 空学 院航 空仪电工程系讲师。 １ ７ ～）
・
８ ・ ７
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职 时 业 空
关 于 高 职 院 校 市 场 营 销 专 业 促 销 方案 的 教 学研 究
邹 玉
（ 冈职业技术学院，湖北 黄冈 黄 ４ ８０ ） ３ ０ ２
摘 要 ：高 职 院校 市 场 营销 专业 应 注 重实 践性 教 学 任 务 ，通过 真 实 的案例 和合 理 的教 学布 置 不仅 能 学。针 对本专 业 自身 的特 点 ，促 销 的实践性 活动和促 够 加 深学 生专 业 知识 的理 解 ，同时也 能贯 彻 高职 院 销 方 案 的制定 是 本 专业 重要 的两项 构成 部分 ， 而如 校 服务于本 地经济 的理念 。 比如 ，去 年 ｌ ２月份 ，按
matlab在机械控制工程教学中的运用
matlab在机械控制工程教学中的运用Matlab在机械控制工程教学中的运用近年来，随着科技的不断发展，计算机辅助教学已经成为教育领域的一项重要工具。
在机械控制工程教学中，Matlab作为一种功能强大的计算工具，被广泛应用于教学实践中。
本文将探讨Matlab在机械控制工程教学中的运用，并分析其优势和局限性。
Matlab在机械控制工程教学中的运用可以帮助学生更好地理解和应用控制理论。
通过Matlab编程，学生可以模拟和分析各种控制系统的动态特性，比如传递函数、阶跃响应、频率响应等。
这样，学生可以通过实验和仿真的方式，直观地观察和理解控制系统的行为。
此外，Matlab还提供了丰富的工具箱，包括PID控制器设计、根轨迹分析、频域分析等，这些工具可以帮助学生更深入地学习和掌握控制理论。
Matlab在机械控制工程教学中的运用可以培养学生的计算和编程能力。
机械控制工程需要进行大量的计算和仿真工作，Matlab作为一种高效的数值计算工具，可以帮助学生快速进行各种计算和仿真实验。
通过编程实践，学生可以提高他们的计算和编程能力，并且在实际工程项目中能够更好地应用所学知识。
Matlab还具有用户友好的界面和丰富的函数库，使得学生能够快速上手并进行各种实验。
同时，Matlab还支持脚本编程和函数编程两种模式，学生可以根据自己的需求选择适合的编程方式。
这种交互式的编程环境，可以帮助学生更好地理解和掌握编程语言的基本概念和技巧。
然而，Matlab在机械控制工程教学中也存在一些局限性。
首先，Matlab作为一种商业软件，需要学校或学生购买授权才能使用。
这给一些经济条件较差的学生带来了一定的困扰。
其次，Matlab在处理大规模数据和复杂系统时的性能并不是很好。
对于一些需要进行大规模数据处理和高性能计算的实验，Matlab可能无法满足要求。
此外，Matlab在图形界面的设计上也相对较弱，对于一些需要进行复杂可视化和交互操作的实验，Matlab可能无法提供理想的解决方案。
基于MATLABSimulink的控制系统设计与仿真
基于MATLABSimulink的控制系统设计与仿真控制系统设计是现代工程领域中至关重要的一部分，它涉及到对系统动态特性的分析、建模、控制器设计以及系统性能评估等方面。
MATLAB Simulink作为一款强大的工程仿真软件，在控制系统设计与仿真领域有着广泛的应用。
本文将介绍基于MATLAB Simulink的控制系统设计与仿真过程，包括系统建模、控制器设计、性能评估等内容。
1. 控制系统设计概述控制系统是通过对被控对象施加某种影响，使其按照既定要求或规律运行的系统。
在控制系统设计中，首先需要对被控对象进行建模，以便进行后续的分析和设计工作。
MATLAB Simulink提供了丰富的建模工具和仿真环境，可以帮助工程师快速准确地建立系统模型。
2. 系统建模在MATLAB Simulink中，可以利用各种不同的模块来构建系统模型，如传感器、执行器、控制器等。
通过简单拖拽这些模块并连接起来，就可以构建出完整的系统结构。
同时，Simulink还支持连续系统和离散系统的建模，可以方便地进行时域和频域分析。
3. 控制器设计控制器是控制系统中至关重要的一部分，它根据系统反馈信息对输出信号进行调节，以实现对被控对象的精确控制。
在MATLAB Simulink中，可以使用各种不同类型的控制器设计工具，如PID控制器、状态空间反馈控制器等。
通过这些工具，工程师可以快速设计出符合系统要求的控制器。
4. 性能评估在完成控制器设计后，需要对系统性能进行评估。
MATLAB Simulink提供了丰富的仿真功能，可以对系统进行动态响应、稳定性、鲁棒性等方面的评估。
通过仿真结果，工程师可以及时发现问题并进行调整优化。
5. 实例分析为了更好地说明基于MATLAB Simulink的控制系统设计与仿真过程，我们以一个温度控制系统为例进行分析。
首先建立被控对象的数学模型，然后设计PID控制器，并利用Simulink进行仿真验证。
最后根据仿真结果对系统性能进行评估，并进行必要的调整。
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
Matlab Simulink是一种用于仿真和分析各种复杂系统的建模仿真工具，它采用对象模型方法和图形化界面，极大地方便了工程师的仿真设计分析过程。
其电子工程仿真应用特别广泛，既可以模拟模型上的电路，还可以处理控制系统、数字系统、仿真信号、信号处理、通信系统及某些特定的设备系统，甚至可以构建一个模拟环境来建立系统对象、以模型象征性描述，进行逼真的仿真及调试。
Simulink仿真技术结合Matlab编程语言可用于系统建模实现，用于分析和仿真不同层次的复杂系统，有助于更好的理解的系统的构成和行为，为系统优化和综合设计提供帮助，并可以更好的准确地预测系统行为。
Simulink技术主要用于汽车控制、航空航天、船舶航行、航天实验、发动机控制、电力传输、机械系统、自动化控制、机器人控制等多个领域。
matlab的simulink仿真建模举例
matlab的simulink仿真建模举例Matlab的Simulink仿真建模举例Simulink是Matlab的一个工具包，用于建模、仿真和分析动态系统。
它提供了一个可视化的环境，允许用户通过拖放模块来构建系统模型，并通过连接和配置这些模块来定义模型的行为。
Simulink是一种功能强大的仿真平台，可以用于解决各种不同类型的问题，从控制系统设计到数字信号处理，甚至是嵌入式系统开发。
在本文中，我们将通过一个简单的例子来介绍Simulink的基本概念和工作流程。
我们将使用Simulink来建立一个简单的电机速度控制系统，并进行仿真和分析。
第一步：打开Simulink首先，我们需要打开Matlab并进入Simulink工作环境。
在Matlab命令窗口中输入"simulink"，将会打开Simulink的拓扑编辑器界面。
第二步：创建模型在拓扑编辑器界面的左侧，你可以看到各种不同类型的模块。
我们将使用这些模块来构建我们的电机速度控制系统。
首先，我们添加一个连续模块，代表电机本身。
在模块库中选择Continuous中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。
接下来，我们添加一个用于控制电机速度的控制器模块。
在模块库中选择Discrete中的Transfer Fcn，拖动到编辑器界面中。
然后，我们需要添加一个用于输入参考速度的信号源模块。
在模块库中选择Sources中的Step，拖动到编辑器界面中。
最后，我们添加一个用于显示模拟结果的作用模块。
在模块库中选择Sinks 中的To Workspace，拖动到编辑器界面中。
第三步：连接模块现在，我们需要将这些模块连接起来以定义模型的行为。
首先，将Step模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。
然后，将Transfer Fcn模块的输出端口与Transfer Fcn模块的输入端口相连。
接下来，将Transfer Fcn模块的输出端口与To Workspace模块的输入端口相连。
基于MATLABSimulink的机电一体化系统的仿真分析实验
实验五、基于MATLAB/Simulink的机电一体化系统的仿真分析实验一、实验目的机电一体化系统建模是进行机电一体化系统分析与设计的基础，通过对系统的简化分析建立描述系统的数学模型，进而研究系统的稳态特性和动态特性，为机电一体化系统的物理实现和后续的系统调试工作提供数据支持，而仿真研究是进行系统分析和设计的有利方法。
本实验目的在于通过实验使同学对机电一体化系统建模方法和仿真方法有初步的了解，初步掌握在MA TLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。
（1）掌握机电一体化系统数学建模的基本方法（2）掌握机电一体化系统数学仿真的基本方法和步骤。
（3）掌握在MA TLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。
二、实验器材（1）计算机（2）MA TLAB/ SIMULINK软件三、实验原理（一）建立数学模型以一定的理论为依据把系统的行为概括为数学的函数关系，包括以下内容：1）确定模型的结构，建立系统的约束条件，确定系统的实体、属性与活动。
2）测取有关的模型数据。
3）运用适当理论建立系统的数学描述，即数学模型。
4）检验所建立的数学模型的准确性。
机电一体化系统数学模型的建立是否得当，将直接影响以此为依据的仿真分析与设计的准确性、可靠性，因此必须予以充分重视，以采用合理的方式、方法。
（二）机电一体化系统的计算机数字仿真实现1）根据已建立的数学模型和精度、计算时间等要求，确定所采用的数值计算方法。
2）将原模型按照算法要求通过分解、综合、等效变换等方法转换为适于在数字计算机上运行的公式、方程等。
3）用适当的软件语言将其描述为数字计算机可接受的软件程序，即编程实现。
4）通过在数字计算机上运行，加以校核，使之正确反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。
（三）．凑试法确定PID调节参数凑试法是通过模拟或闭环运行（如果允许的话）观察系统的响应曲线（例如阶跃响应），然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID调节参数。
测控技术与仪器毕业论文范文——基于MATLABsimulink的无刷直流电机控制系统的建模和仿真
基于MATLAB/simulink的无刷直流电机控制系统的建模和仿真摘要在分析了无刷直流电机（BLDCM）的工作原理及控制系统的组成,推导出了无刷直流电机的数学模型。
并在此数学模型的基础上,提出了一种新型的基于MATLAB的无刷直流电机控制系统仿真建模的新方法，该方法借助MATLAB仿真软件，在Simulink环境下，把独立的功能模块和S函数相结合，构建了无刷直流电机系统的仿真模型。
系统采用双闭环控制：速度环采用离散PID控制，根据滞环电流跟踪型PWM 逆变器原理实现电流控制。
仿真和试验结果表明：波形符合理论分析，系统能平稳运行，电机转矩脉动小，系统过渡时间短，无超掉，稳态性能好，验证了该方法的合理性和有效性。
采用该BLDC仿真模型，可以十分便捷的实现、验证控制算法，改换或改进控制策略也十分简单，只需对部分功能模块进行替换或修改，而Simulink可以给长直接的构造控制系统并观察其结果。
此方法也适用于验证其他控制算法的合理性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。
关键词：无刷直流电机，建模，仿真，电流滞环，Matlab1 引言课题研究的背景、目的及意义无刷直流电机(Brushless DC Motor，以下简称BLDC)是随着电力电子技术及新型永磁材料的发展而迅速成熟起来的一种新型电机。
以其体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点，同时还保留了普通直流电动机优良的机械特性，广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等领域[1]。
建立无刷直流电机控制系统的仿真模型，可以有效的节省控制系统设计时间，及时验证施加于系统的控制算法，观察系统的控制输出；同时可以充分利用计算机仿真的优越性，人为地改变系统的结构、加入不同的扰动和参数变化，以便考察系统在不同结构和不同工况下的动、静态特性[2]。
因此，如何建立有效的无刷直流电机控制系统的仿真模型成为电机控制算法设计人员迫切需要解决的关键问题。
本文在分析无刷直流电机数学模型的基础上，提出了一种新型的基于Matlab的BLDC控制系统仿真建模的新方法，将该方法在Simulink环境下结合S函数构建了无刷直流电机仿真模型，利用Matlab中的Simulink工具箱建立了BLDC控制系统的计算机仿真模型[3-4]。
基于matlab的自动控制原理实验体系教学实践
O PINIONS | 思想广场自动控制是指在没有人直接参与的条件下，利用控制器使被控对象的某些物理量能够按照某种规律变化[1]，在日常生活、工业生产、交通运输和国防建设等领域都离不开自动控制原理的概念和方法。
目前，“自动控制原理”已成为自动化和电气类专业的重要基础课，课程主要涵盖两方面内容，一方面，根据控制理论知识，分析给定系统的性能，包括稳定性、快速性和准确性，另一方面，如果系统性能不能满足设计需求，如何校正原有系统或设计新系统，使之满足需求。
通过这两方面学习，旨在培养学生对控制系统的理论分析能力和实际动手实践能力。
1 自动控制理论体系自动控制原理这门课，主要研究线性时不变连续时间系统，并进行系统分析和系统设计。
所谓系统分析就是要已知系统的结构与参数，根据给定的典型激励求时域响应的性能指标。
对于线性定常系统，一个输入信号导数的时域响应等于该输入信号时域响应的导数。
因此，只需要讨论一种典型信号的时域响应，即可推知于其他，课程主要讨论不同阶次系统的阶跃响应。
所谓系统设计，则是给定系统部分参数和所需达到的性能指标，求满足条件的参数[2]，然而，当动态性能和稳定性能不能同时满足时，需要加入校正装置环节来改善系统。
2 时域响应法与根轨迹法交叉结合根据知识点分布，课程将时域响应法和根轨迹法分成两个章节讲解，虽然都是通过不同分析方法分析控制系统的性能，但由于理论概念不同，导致学生将两部分知识点独立开，不知道其内在联系，同时，在讲授时域响应的求解和根轨迹的绘制时，将大量时间花费在求解过程中，使讲课过程中有些枯燥。
然而，实际工程应用中，各种计算机处理方法非常快捷且精确，几乎不需要人工手算。
因此，在讲授过程中应强调分析理论的物理意义以及理论间的内在联系，淡化学生繁杂的公式求解过程，与此同时，利用matlab平台进行模拟仿真，加强学生的理解能力和动手实践能力[4]。
分析时域响应时，通过拉氏反变换可以得到高阶系统的阶跃响应。
matlab在机械控制工程教学中的运用
Matlab在机械控制工程教学中的运用介绍在机械控制工程教学中，Matlab是一种强大的工具，可以帮助学生深入理解控制理论，并实践应用于实际问题中。
本文将探讨Matlab在机械控制工程教学中的运用，并讨论其优势和应用案例。
Matlab的优势Matlab作为一种高级编程语言和数值计算环境，具有以下优势：1.易于学习和使用：Matlab的语法与数学符号和表达式类似，易于学习和理解，使学生能够快速上手。
2.丰富的工具箱：Matlab提供了许多工具箱，如控制系统工具箱、信号处理工具箱等，可以方便地进行控制系统分析和设计。
3.强大的可视化能力：Matlab具有丰富的绘图函数和工具，可以直观地展示控制系统的动态响应和频率特性，有助于学生理解控制系统的行为。
4.灵活的编程环境：Matlab支持脚本编程和函数编程，可以根据需要进行灵活的编程和算法实现。
5.与硬件的无缝集成：Matlab可以与硬件设备进行无缝集成，如传感器、执行器等，使学生能够进行实时控制实验。
Matlab在机械控制工程教学中的应用案例1. 控制系统建模与分析控制系统建模是机械控制工程教学的重要内容。
Matlab提供了控制系统工具箱，可以方便地进行控制系统建模和分析。
1.1. 系统传递函数的建立通过Matlab，学生可以使用符号计算工具箱来推导系统的传递函数，并将其转化为数值形式进行分析。
1.2. 系统的稳定性分析Matlab提供了稳定性分析的函数和工具，如根轨迹、Bode图等，学生可以直观地观察系统的稳定性特性。
1.3. 系统的性能指标分析通过Matlab，学生可以计算系统的性能指标，如超调量、调节时间等，帮助他们评估和改进控制系统的性能。
2. 控制器设计与优化控制器设计是机械控制工程教学的核心内容之一。
Matlab提供了多种控制器设计方法和工具，可以帮助学生进行控制器设计和优化。
2.1. PID控制器设计Matlab提供了PID控制器设计工具箱，学生可以通过调整PID参数来优化系统的响应特性。
实验1 运用MATLABSimulink进行系统仿真实验(指导书)
实验一、运用MATLAB/Simulink进行系统仿真实验一、实验目的机电一体化系统建模是进行机电一体化系统分析与设计的基础，通过对系统的简化分析建立描述系统的数学模型，进而研究系统的稳态特性和动态特性，为机电一体化系统的物理实现和后续的系统调试工作提供数据支持，而仿真研究是进行系统分析和设计的有利方法。
本实验目的在于通过实验使同学对机电一体化系统建模方法和仿真方法有初步的了解，初步掌握在MATLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。
（1）掌握机电一体化系统数学建模的基本方法；（2）掌握对机电一体化系统进行数学仿真的基本方法和步骤；（3）在初步掌握在MATLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。
二、实验设备（1）计算机（2）MATLAB/ SIMULINK软件三、实验原理（一）建立数学模型就是（以一定的理论为依据）把系统的行为概括为数学的函数关系，包括以下内容：1）确定模型的结构，建立系统的约束条件，确定系统的实体、属性与活动。
2）测取有关的模型数据。
3）运用适当理论建立系统的数学描述，即数学模型。
4）检验所建立的数学模型的准确性。
机电一体化系统数学模型的建立是否得当，将直接影响以此为依据的仿真分析与设计的准确性、可靠性，因此必须予以充分重视，以采用合理的方式、方法。
（二）机电一体化系统的计算机数字仿真实现：1）根据已建立的数学模型和精度、计算时间等要求，确定所采用的数值计算方法。
2）将原模型按照算法要求通过分解、综合、等效变换等方法转换为适于在数字计算机上运行的公式、方程等。
3）用适当的软件语言将其描述为数字计算机可接受的软件程序，即编程实现。
4）通过在数字计算机上运行，加以校核，使之正确反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。
（三）．凑试法确定PID调节参数凑试法是通过模拟或闭环运行（如果允许的话）观察系统的响应曲线（例如阶跃响应），然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID调节参数。
基于MATLAB语言的《自动控制原理》专题研究式教学探索
基于MATLAB语言的《自动控制原理》专题研究式教学探索作者：黎莉张华敏来源：《职业时空》2011年第05期摘要：在阐述了专题研究教学模式的含义、实施过程的基础上，指出了基于MATLAB语言的专题研究式教学模式在实施过程中应注意的几个问题，对于《自动控制原理》课程的课堂教学改革具有一定的指导意义。
关键词：MATLAB；专题研究；教学模式《自动控制原理》课程是空军第一航空学院2+2本科各专业的一门重要专业基础课程，该课程具有实践性、系统性强,涉及面广、概念抽象等特点，学生初学起来普遍感到困难。
为了适应任职教育岗位的需求，我们依托MATLAB仿真语言和自动控制原理仿真实验平台，探索了专题教学模式并应用于课堂教学。
实践证明，该教学模式能够适应任职教育教学的规律和特点，有助于培养学员的思维能力和创新能力，提高后续专业课程的综合分析问题、解决问题的能力。
一、“专题研究”教学模式的含义所谓“专题研究”教学，是以任职需求为导向，以专题为形式，以解决问题为目标，以教员为主导，以学员为主体，在教学过程中通过专题研究活动，帮助学员转变观念、获取知识、深化理解、提高科学研究技能的现代教学方法。
其本质就是带着问题搞研究，带着研究开展教学，在教员与学员之间经验共享、多向交流的过程中培养学员的创造性思维能力和分析问题、解决问题的能力。
二、“专题研究”教学模式的实施过程根据“专题研究”教学的内容及特点，其实施的过程包括：确定研究专题、开展专题研究、汇报交流讨论等基本环节。
1.确定研究专题课程教学开始之前，教员应对学员进行充分的调研，弄清学员的岗位任职需求，学习基础，结合本课程的内容特点，初步拟定研究的专题题目或研究方向，确保研究专题具有较强的岗位指向性。
开课后，伴随着课程的深入，学员结合实际选择自己感兴趣的研究题目或方向。
2.开展专题研究开展专题研究的过程是解决问题的过程，学员可分组进行研究，每一个专题推选一名负责人，小组所有成员协调工作共同完成。
基于MATLAB的机械工程控制问题的求解与仿真
基于MATLAB的机械工程控制问题的求解与仿真刘学浩中南大学交通运输工程学院，长沙 (410075)E-mail：feixiang2008@摘要：为了解决机械控制工程绘图量大、计算量大的特点，引入了MATLAB。
通过编程与Simulink对具体的机械工程控制问题进行了求解与仿真。
关键词：机械工程控制，MATLAB，编程，求解，仿真中图分类号：TH1261. 引言机械工程控制基础是机械类相关学科的一门非常重要的基础课[5]，具有计算性强、绘图量大的特点。
而美国Mathworks公司开发的工程计算语言具有强大、方便的计算与绘图功能，可以使得重复、繁琐的计算与绘图的笨重劳动被简单、轻而易举的计算机操作的代替，而且数据计算准确、图形绘制精确，为解决机械控制工程问题提供了一种方便实用的工具[6]。
2. 机械控制工程问题MATLAB的求解与仿真2.1 MATLAB的求解利用MATLAB提供的命令和函数，通过编写m文件[5]，可以方便的完成题目要求。
另外，编写m文件后，在以后的求解中就可以直接调用程序，而不必重新编写，又大大方便了求解的过程。
2.2 MATLAB的仿真2.2.1 MATLAB编程仿真一般根据具体的对象，应用MATLAB所提供的仿真函数[2]（如：单位阶跃响应函数dstep();单位冲击响应函数dimpulse()，零输入响应函数dinitial()等。
）以及其他函数语句、命令编制成仿真程序。
2.2.2 Simulink仿真用MATLAB所带的Simulink系统仿真建模。
3.实例计算下面以一道典型的机械工程控制问题来具体说明：已知开环系统的传递函数为：21 2s sξ+，试对比当ξ变化时的一系列闭环系统单位跃阶响应曲线，并计算当ξ=0.5时的系统性能指标。
3.1用MATLAB绘制闭环系统的单位跃阶输入响应函数曲线其具体程序如下：[2]t=linspace(0,20,200)';for c=0:0.1:1;num=1;den=[1 2*c 0];sys=tf(num,den);bh=feedback(sys,1); %求系统的闭环传递函数y=step(bh,t);plot(y)hold onend图1：ξ变化时闭环系统单位阶跃响应仿真ξ在0.1~1之间变化时，经过观察我们发现当ξ位于中间值时，过渡过程较短，且振荡不严重。
基于MatlabSimulink的控制系统设计与仿真
基于MatlabSimulink的控制系统设计与仿真控制系统设计与仿真是现代工程领域中至关重要的一部分，它涉及到对系统的建模、控制器设计以及性能评估等方面。
MatlabSimulink作为一款强大的工程仿真软件，在控制系统设计与仿真中扮演着重要的角色。
本文将介绍基于MatlabSimulink的控制系统设计与仿真的基本原理、方法和应用。
1. 控制系统设计基础在开始介绍基于MatlabSimulink的控制系统设计与仿真之前，我们首先需要了解控制系统设计的基础知识。
控制系统通常由被控对象、传感器、执行器和控制器等组成。
其中，被控对象是需要被调节或控制的物理系统，传感器用于采集被控对象的状态信息，执行器则根据控制器输出的信号对被控对象进行调节，而控制器则根据传感器采集的信息和设定的目标来生成控制信号。
2. MatlabSimulink简介MatlabSimulink是MathWorks公司推出的一款用于数学建模、仿真和算法开发的工具。
它提供了丰富的模块库和直观的图形化界面，使工程师能够快速地建立模型、进行仿真并进行实时分析。
在控制系统设计领域，MatlabSimulink可以帮助工程师快速搭建控制系统模型，并进行性能评估。
3. 控制系统建模与仿真在MatlabSimulink中，可以通过拖拽不同的模块来建立控制系统模型。
常见的模块包括传感器、执行器、PID控制器等。
通过连接这些模块，并设置相应的参数，可以构建一个完整的控制系统模型。
一旦建立好模型，就可以进行仿真分析了。
MatlabSimulink提供了丰富的仿真工具，可以对系统进行时域分析、频域分析等。
4. 控制器设计与调试在控制系统设计中，控制器设计是至关重要的一环。
MatlabSimulink提供了各种常见的控制器设计方法，如PID控制器、状态空间反馈等。
工程师可以根据系统需求选择合适的控制器，并通过仿真来验证其性能。
此外，在调试阶段，MatlabSimulink还提供了丰富的调试工具，如信号监视器、作用力显示等，帮助工程师快速发现问题并进行调整。
13 MATLAB与Simulink基础讲解
Bring Ideas Together
主要内容
MATLAB运用与简单运算 MATLAB绘图 数据处理 流程控制 控制工具箱
SIMULINK基础
电力电子与电力传动实验室
Lab of PEED
Bring Ideas Together
For循环
for x=array command
end
流程控制
while循环
>>p=[1 -12 0 25 116] p= 1 -12 0 25 116 >>r=roots(p) r= 11.74728287082272 2.70282074384101 -1.22505180733187 + 1.46720800872890i -1.22505180733187 - 1.46720800872890i >>pp=poly(r) pp = 1.0000 -12.0000 0 25.0000 116.0000
20世纪80年代，John Little与Clever Moler 建立Math Works公司
在MATLAB基础上加入了SIMULINK 等丰富实用的工具箱
电力电子与电力传动实验室
Lab of PEED
Bring Ideas Together
MATLAB运用与简单运算
简单数学运算：
例子 购买80个单位为0.89元的电阻，16 个单位为12.2元的运放，25个单价 1.82元的电容，共需多少钱
»plot(x,y,xi,yi)
插值函数
t=interpl (x, y, x0, ’method’)
电力电子与电力传动实验室
Lab of PEED
Bring Ideas Together
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在控制工程中，为研究系统的动态特性，要建
立系统的数学模型。根据数学模型表达式的线性与
否，将其分为线性系统和非线性系统。
2.1 线性系统的仿真
机械工程的线性系统在时域中通常用输入和输
出之间的微分方程来描述其动态特性。为不失一般
性，以下面的二阶微分方程为例。假设初始状态为
0， u(t) 是 单 位 阶 跃 函 数 ， 有
图 1 求解微分方程的仿真模型
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2005 年 7 月
农机化研究
第4期
在该仿真模型的 Scope 模块参数设置页中，勾 选 Save data to workspace，送入示波器的数据同 时被保存在 Matlab 基本空间的缺省名 ScopeData 的构架数组中。Clock 模块产生仿真时间数据，供 To workspace 模块使用。在仿真参数设置窗中，设 置仿真停止时间为 20，并勾选 Time 和 States 栏， 使模型仿真中产生的数据以 tout 状态、xout 名称 保 存 在 Matlab 工 作 空 间 。双 击 Scope 图 标 ，选 择 仿 真 开 始 按 钮 ，可 在 示 波 窗 中 看 到 位 移 x 的 变 化 曲 线 。 利用存放在 Matlab 工作空间中的数据绘制位移曲 线如图 2 所示。
[1] 郑东旭,姜海勇,李 兵,等.玉米整秆覆盖下小麦 免 耕 播 种 机 研 究 [J]. 河 北 农 业 大 学 学 报 ,2003,
(26):285-287.
[2] 巩 杰,黄高宝,陈利顶,等.旱作麦田秸秆覆盖的 生 态 综 合 效 应 研 究 [J].干 旱 地 区 农 业 研 究 ,2002, 21(3):69-73.
Study on the Image Identify Methods about Degree of Soil Straw Cover
ZHAO Li, ZHANG Jin-guo
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, China) Abstract：The soil straw cover of farmland is a main method to prevent the soil and water erosion， it is very important to research the relation between the straw cover and the wind erosion. Which is useful to adopt reasonable straw cover for farmland. Aim at the question not to measure the degree of straw cover effectively with hands， this thesis introduces how to analyse the figure about straw with Matlab language. It accomplish the process by switching the image type， equalization the gray scale， median filtering and getting the true results， and it provide a method to measure the degree of the straw cover fleetly and correctly. Key words：computer application; degree of straw cover; theoretical research; image processing; soil and water erosion
1 Matlab/Simulink 简介
Matlab 是 Mathworks 公司推出的集科学计算、 数据可视化、图像处理和工程设计于一体的工程应 用 软 件 ，由 Matlab 主 包 、功 能 各 异 的 工 具 箱 和 面 向 结构图的系统分析平台 Simulink 组成。Simulink 是 Matlab 的 扩 展 ，是 一 个 用 于 对 系 统 进 行 建 模 、仿 真和综合分析的软件包，所选用的系统非常广泛， 支持连续、离散及二者混合的线性和非线性系统， 也支持具有多种采样速率的多速率系统。Simulink 与用户交互接口是基于 Windows 的图形的编程方 法，用户要建立自己的控制系统框图，只需把要用 到的模型库打开，进行鼠标的简单拖拉操作就可构 造出复杂的仿真模型。其外表以方块图形式呈现， 且采用分层结构。Simulink 模型库包含：Sources (信号源库)、Sinks(输出方式库)、Discrete(离散 模 型 库 )、Linear(线 性 环 节 库 )、Nonlinear(非 线 性
X
F M
图 4 喷射动力车示意图
x
t 图 2 位移曲线图
除上述方法外，还可以传递函数模块和状态方
程模块构造求解微分方程的模型。本文只介绍前一
种方法。
对式(1)两边实行拉氏变换，得
s2 X (s) + 0.2sX (s) + 0.4X (s) = 0.2U (s)
(2)
经整理得
G (s)
=
X (s) U (s)
最大值 t=6.2 x=0.80062
定位控制问题为例，介绍非线性系统仿真模型的创 建和使用。
图 4 为喷射动力车示意图，设喷射力 F =1，车 辆 质 量 M = 5, 初 始 条 件 x&(0) = 0, x(0) = 1 。 控 制 目 标 是 ： 当 车 辆 的 位 移 和 速 度 为 正 时 ，控 制 器 点 燃 右 发 动 机 ； 当 车 辆 的 位 移 和 速 度 为 负 时 ，控 制 器 点 燃 左 发 动 机 ， 直至车辆静止在原点。当车辆速度和位移小于某常 数（ 本 例 假 设 x& + x ≤ 0.01 ）时 ，控 制 目 标 达 到 ，仿 真 中 止 。构 建 机 械 工 程 控 制 系 统 仿 真 模 型 如 图 5 所 示 。
时的振颤现象，利用保存数据画出相轨迹的局部放
大图，如图 6(b)所示。
(a)
(b)
图 6 相轨迹及局部放大图
（下转第 242 页）
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2005 年 7 月
农机化研究
第4期
结果，比人工测量得出的结果效率更高。 (2) 由于在采集图像和图像处理过程中仍存在
技术问题，所以对覆盖度精度的测量还有待进一步 提高。 参考文献：
[3] 李丁丁,邓善熙.MATLAB 在图像处理技术方面的应 用[J].微计算机信息,2003,19(2):83-85.
[4] 李 辉,蒋秀明,高殿斌,等.Ｍatlab 语言在数字图 像 中 值 滤 波 中 的 应 用 研 究 [J]. 天 津 工 业 大 学 学 报,2002,22(1):87-88.
位移绝对值 7.6
仿真时钟
数据显示器
图 5 喷射动力车的仿真模型
本 例 实 施 的 是 滑 模 控 制 的 简 单 类 “ Bang-bang
contr ol”。积 分 器 1 和 2 的 输 入 分 别 为 加 速 度 和 速
度，设置初始值分别为 0 和 1。在仿真参数设置窗
的 Solver 页 中 ，选 择 定 步 长 仿 真 算 法 ，并 选 择 ode5 解 算 器 ，定 步 长 为 0.05，解 算 器 的 可 能 最 长 工 作 时
对于大多数机械工程控制系统，变量之间不同 程 度 地 包 含 有 非 线 性 关 系 ，如 间 隙 特 性 、饱 和 特 性 、 死区特性、库仑摩擦特性等。本文以喷射动力车的
F
x′′
0.2
1 x′
s
符号模块 质量常 积分器 1
1x
s
积分器 2
速度绝对值
设置常数
XY 绘图仪
u
0.01
STOP
u
运算模块 仿真终止模块
收稿日期：2004-12-09 作 者 简 介 ：张 华 红（ 1970-）,女 ，山 东 平 度 人 ，讲 师 ，(E-mail)liu
jinming@。
环 节 库 )、Connections(连 接 及 接 口 库 )、Blocksets and toolboxes（ 模 块 建 立 和 工 具 箱 库 ）和 Demos（ 示 例库）。同时，Simulink 也提供了多种仿真用的数 值算法，用户可以根据实际情况选择合适的算法， 软件允许用户定义仿真的精度， 指定仿真的步长和 仿真范围。仿真结果可以输出到接受模块，如示波 器上进行直接显示，也可以输出到工作空间 （ workspace）， 通 过 后 续 编 程 进 行 进 一 步 的 处 理 ， 便可得到仿真结果的图形。
最为广泛，为系统仿真技术提供了新的解决方案，不仅提高了编程效率，并且可对仿真结果进行可视化分
析 。 为 此 ， 结 合 典 型 实 例 ， 分 析 了 Matlab/Simulink 软 件 在 机 械 工 程 控 制 系 统 仿 真 中 的 应 用 。 利 用
Matlab/Simulink 进行系统仿真直观、方便、灵活，是研究系统动态特性的有力工具。
2005 年 7 月
农机化研究
第4期
基于 Matlab/Simulink 的机械工程控制系统仿真
张华红
（潍坊学院 机电工程系，山东 潍坊 261041）
摘 要：机械工程控制系统的计算机仿真是将实际系统的运动规律用数学表达式加以描述，然后利用计算
机来求解这一数学模型，以达到对系统进行分析研究的目的。目前，Matlab/Simulink 软件在该领域应用