MATLAB在自动控制系统中应用

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MATLAB在自动控制系统中应用研究

ＮＯ．１６，Ｚ０１０
现代商贸工业ＭｏｅｎＢｓｅｒｄｄｓｙｄｒｕｉｓＴａｅＩｕｔｎｓｎｒ
２１００年第ｌ６期
ＭＡＬＢ在自动控制系统中应用研究ＴＡ
官俊刘泉民
（．１５１９４８部队装备部，南三亚５２２；．２７部队，南三亚５２２）海７０１２０５１海７０１
（）有延迟环节的时域分析。２具
工具箱函数，控制系统工具箱的内容几乎包含了经典控制
理论和现代控制理论的主要内容，中包括的函数有：型其模建立，型交换，型简化，型实现，型特性，程求解，模模模模方
１ＭＡＬＢ在自动控制中的一般应用ＴＡ
ＭＡＡＴＬＢ包含了进行控制系统分析与设计所必须的
ｔ，统初始阶段快慢；调节时间ｔ，统总体快慢；上系 ② ５系 ③ 升时间ｔ，统局部快慢；系 ④超调量Ｍ系统总体平稳性。，
ＭＡＴＡＬＢ在走动控制系统中的应用。关键词：自动控制；ＭＡＴＡ仿真ＬＢ；
中图分类号：ＰＴ
文献标识码：Ａ
文章编号：６２３９（００１－３８０１７—１８２１）６０３—２
０引言
ＭＡＴＡＬＢ环境（中文名是矩阵实验室）ＭＡＴＡ是ＬＢ是

matlab中pid控制器的应用实例

matlab中pid控制器的应用实例Matlab中PID控制器的应用实例引言PID控制器是一种常用的控制器，可以广泛应用于自动控制系统中。

其中，P代表比例，I代表积分，D代表微分。

PID控制器通过对误差、误差的积分和误差的微分进行加权求和，以便更好地控制系统的输出。

在本文中，我们将使用Matlab来演示PID控制器的应用实例。

我们将从控制物理实验中的水位控制系统开始，然后详细介绍PID控制器的原理和参数调整，最后使用Matlab进行仿真实验和结果分析。

一、实验背景我们考虑一个简单的水位控制系统。

系统由一个水箱和一个控制阀组成。

当水箱的水位低于设定水位时，控制阀将打开，往水箱中注水，当水位达到设定水位时，控制阀将关闭。

我们的目标是设计一个PID控制器，以便精确控制水箱中的水位。

二、PID控制器介绍在介绍PID控制器之前，我们需要了解一些基本的概念。

1. 比例控制（P）比例控制是根据误差的大小来调整控制量的大小。

比例增益参数Kp用于调整误差和控制量之间的比例关系。

控制量可通过以下公式计算：Control = Kp * Error其中，Error是设定值与测量值之间的差异。

2. 积分控制（I）积分控制用于减小系统的稳态误差。

积分增益参数Ki用于计算控制量的积分部分。

控制量可通过以下公式计算：Control = Kp * Error + Ki * \int Error dt其中，\int Error dt表示误差的积分。

3. 微分控制（D）微分控制用于减小系统的瞬态误差。

微分增益参数Kd用于计算控制量的微分部分。

控制量可通过以下公式计算：Control = Kp * Error + Ki * \int Error dt + Kd * \frac{{dError}}{{dt}}其中，\frac{{dError}}{{dt}}表示误差的微分。

三、PID控制器参数调整PID控制器中的三个参数（Kp，Ki，Kd）对控制器的性能有着重要的影响。

matlab在自动控制中的应用

matlab在自动控制中的应用
Matlab在自动控制中有广泛的应用。

以下是几个常见的应用
领域：
1. 系统建模和仿真：Matlab可以用于系统建模和仿真，可以
根据实际物理系统的特性来建立数学模型，并通过仿真来验证系统的性能。

2. 控制系统设计：Matlab提供了丰富的控制系统设计工具箱，可以用于设计各种类型的控制器，如比例-积分-微分（PID）
控制器、线性二次调节器（LQR）等。

3. 系统分析和优化：Matlab可以用于分析控制系统的性能，
如稳定性、鲁棒性和灵敏度等。

还可以用于系统参数优化，通过调整控制器的参数来达到期望的控制效果。

4. 多变量控制系统：Matlab可以处理多变量控制系统，可以
对多输入多输出（MIMO）系统进行建模、仿真和控制设计。

5. 自适应控制：Matlab提供了自适应控制工具箱，可以用于
设计具有自适应性能的控制器，可以根据系统动态特性自动调整控制参数。

6. 状态估计和观测器设计：Matlab可以用于设计状态估计器
和观测器，用于估计系统的状态变量，从而实现对系统的观测和控制。

7. 非线性控制系统：Matlab可以处理非线性控制系统，可以
用于建立非线性控制系统的数学模型，并进行仿真和控制设计。

总的来说，Matlab在自动控制中提供了丰富的工具和功能，
可以帮助工程师和研究人员进行控制系统的分析、建模、仿真和控制设计等工作。

Matlab在自动控制系统建模与仿真中的应用

山西大学工程学院
ＷａｎｇＣｏｎｇ
王
聪
（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｈａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００１３，Ｃｈｉｎａ）
【摘要】运用Ｍａｉｔａｂ语言对自动控制系统进行数学建模、并介绍其在系统时域和频域方面的应用。仿真和教学实践表明，应用Ｍａｉｔａｂ大大降低了计算工作量，不仅可以快速获得系统性能，改善了教学手段，而且提高了学生的学习积极性，锻炼了他们分析、解决问题的能力，有利于学生更好地掌握本课程知识。
ｄｅｎ＝ｌｌ，ａｎ＿ｌ， ……，ａ０Ｊ
ｓ２ — Ｇ（）＝— ￣＋２（ｏＪ．ｓ＋ｃ一ｏ
．
，
为自然频率，为阻
应。
学模型、控制系统的分析和校正。目前在电类及非电类的各个工程技术学科领域都得到了广泛应用。该课程内容丰富、信息量大、概念比较抽象，理论推导和公式应用多，计算性强，使学生不好接受，理解起来有困难。另外，由于系统分析多采用图解法，课堂讲授中，教师需要在黑板上画大量曲线，而手工作图难以保证曲线的准确性，也无法体现系统响应的动态性，不利于学生理解和掌握。Ｍａｔｌａｂ是一种面向科学与工程的计算软件，它将不同领域的计算集成为函数的形式，用户在使用时，只需调用这些函并赋予实际参数就能解决实际问题。它使用方便，输入简捷，运算高效，己成为应用代数、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信等

MATLAB在“自动控制原理”课程中的应用研究

HEBEINONGJI摘要:“自动控制原理”是电气与自动化专业重要的专业基础课，内容抽象、复杂，学生理解困难。

近年来，随着MATLAB引入自动控制原理教学实践中，利用其强大的数值计算及绘图功能，对教学形式和内容进行了有力改革,从而有效地提高了课堂教学效率及教学效果。

关键词：自动控制原理;MATLAB;教学改革MATLAB在“自动控制原理力课程中的应用研究河北农业大学李珊珊孔德刚弋景刚袁永伟刘江涛引言自动控制原理是电气与自动化专业一门重要的专业技术基础课，该课程在内容体系中起着承上启下的作用。

主要介绍讨论了单输入一单输出定常系统的控制问题，讲授经典控制理论的三大分析方法一时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法，自动控制系统综合与校正的一般方法和非线性系统等内容，课程具有一定的抽象性，包含大量的数学内容和复杂计算。

通过学习,要求学生系统掌握自动控制的基本原理和基本方法，并能对控制系统进行定性分析、定量计算和综合设计。

学生普遍反映难以理解，内容枯燥。

基于此，需要对教学内容及教学方法进行更新，在教学中引入了MATLAB编程语言。

1现代教育理念1.1以学生为中心美国人本主义心理学家卡尔•罗杰斯于1952年提出“以学生为本”的教育理念，主张促进学生个性发展、人格完善和潜能发挥,使他们能够愉快地、创造性地学习和工作。

目前,这种教育理念仍然作为一种基本的现代教育理念。

1.2创新发展的理念党的十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，其中创新被置于首位。

随着互联网技术的迅速发展，知识更新换代速度加快，对复合创新型人才的需求愈发强烈，人才培养要摒弃传统的知识灌溉模式,应将教学重点转移到重视研究方法学习、培养创新精神上。

1.3OBE教育理念OBE为"Outcomes-based Education"的缩写，OBE教育理念即基于成果导向的教育理念。

美国的Spady在《基于产出的教育模式:争议与答案》一书中把OBE定义为“关注和组织教育体系,以确保学生在未来的生活中获得实质性的成功经验”。

MATLAB在《自动控制原理》教学与实验中的应用

与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，是本课程教学所要解决的关键问题．目前，多媒体教学方法的应用给这些问题的解决带来了
生在学习自动控制理论的同时学会使用ＭＴＡＡＬＢ语言，不仅
对掌握和应用自动控制理论有帮助，还可以学会使用计算机辅助分析和设计控制系统等，日的工作和学习打下为后
基础．
福音．在该课程多媒体电子教案制作时，由于既要考虑理论
收稿日期：Ｏ５００２Ｏ — ７— ４
作者简介：锦．（９一，。龚￣１６）女江西九江人，．７讲师
高教学质量，不断改进教学方法、改善实验条件已成为该类课程发展的必然趋势．ＭＡＩＴＡＢ语言是目前国际控制界最流行的语言，它集数值计算、符号运算和图形处理等强大功能于一体，适用于工程应用各领域的分析、设计和复杂计算ｊ强大的功能使它．
关键词：自动控制原理；ＡＬＢ课堂教学；ＭＴＡ；实验教学文献标识码：Ａ中圈分类号：４４１Ｇ２．
０引言
＜自动控制原理》是高校自动化专业的重要专业基础课，也是其它电类专业一门重要的专业基础课程，教学上占在有重要的地位，其理论性强，既难教，也难学．课程涉及到控
析的因素较多时，经常难以用有限的几种颜色将它们区分，而且曲线的准确度也难以保证，系统分析结果缺乏可视化的直观表现，得学生难以理解和接受；使此外，实践性教学环节

MATLAB在自动控制原理教学中的辅助应用

ＱＩＡＯｎ－ｅｇ，ＡＮＧｉＹｏｇｆｎＷＫａ
’
（ａｙａｎｖｒｉｆＴｃｎｌｇｎｔｕｅｏａｇｕｎＹｎｑａ４００ＣｉａＴｉｕｎＵｉｓｙｏｅｈｏｏｙＩｓｔｔＹｎｑａ，ａｇｕｎ０５０，ｈｎ）ｅｔｉｆ
ｃａａｔｒｓｉｓｎｒｄｃｓｓｍｅｐｏｅｔｆＭＡＴＩＡＢｓｆｗａｅ，ｆａｌｎｆｅｈｘｍｐｅｔｘｌｉｏｈｒｃｅｉｔｃ，ｉｔｏｕｅｏｒｐｒｙｏｏｔｒｉｌｕｉｓｔｅｅａｌｏｅｐａｎｈｗ ‘ ｎｙｉ）
Ｋｅｒｓａｔｍａｉｃｎｒ１ｐｉｃｐｅＭａｉｂａｘｌｒｅｃｉｇｙｗｏｄ：ｕｏｔｃｏｔｏｒｎｉｌ，ｔａｕｉａｙｔａｈｎｉ
ＭＡＴＡＢ是由美国ｍａｈｏｋ公司开发的一套Ｌｔｗｒｓ
关键词。自动控制原理，ＴＬＭＡＡＢ，助教学辅中圈分类号：１ＴＰ３文献标识码：Ａ
ＡｐｐｉａｉｎｏＡＴＬＡＢｏＡｕｉｉｒａｈｎｇｏｌｃｔｏｆＭｔｘｌａｙＴｅｃｉｆ
ＡｕｏａｉｎｔｏｉｃｐｔｍｔｃＣｏｒｌＰｒｎｉｌｅ
・３・（３）０总０文章编号：０３５５（０２０—０００１０ —８０２１）１０３—２
ＭＡＴＡＢ在自动叠制原理教学中的辅助应用Ｌ
ＭＡＬＢ在自动控制原理教学中的辅助应用ＴＡ

matlab课件第八章 Matlab在自动控制中的应用

C[CA,CB], DDA DB
• 反馈：反馈系统有Y = YA = UB；U = YB+UA
在DA=DB=0的物理系统中，合成系统的系数阵为：
A B A B C A AB A A C B B ， B B 0 A ， C C A0 ， D 0
MIMO-LTI模型的组合
• 商品化的软件产品，程序的编写要考虑到多种复杂情况。如在MIMO系统中，调用上述函数还必须增加输入和输出变量的编号。
期Ts和method方法，转换为采样系统。 • method有五种：zoh(零阶保持器 )，foh(一阶保持
器) ，tusti根匹配法）
8.1.7 典型系统的生成函数
• 用表8.5列出的函数可以快速地生成所需阶数的线性时不变系统。例如
• sys=rss(4，3，2)得出随机产生的四阶的双输入三输出的稳定的状态空间系统sys，
欢迎
文末有福利
8.1 控制工具箱中的LTI对象
• 由6.4节可以看到，一个线性系统可以采取四种不同的方法进行描述，每种方法又需要几个参数矩阵，因此对系统进行调用和计算都很不方便。根据软件工程中面向对象的思想，MATLAB通过建立专用的数据结构类型，把线性时不变系统的各种模型封装成为统一的LTI（Linear Time Invariant）对象，它在一个名称之下包含了该系统的全部属性，大大方便了系统的描述和运算。
• 这三种对象的共同属性见表8.1。除了具有 LTI的共同的属性（即子对象可以继承父对象的属性）外，还具有一些各自特有的属性。
LTI对象的共同属性
采样周期Ts：当系统为离散系统时，它给出了系统的采样周期，Ts = 0或默认时表示系统为连续时间系统，Ts = -1表示系统是离散系统，但它的采样周期未定。

《自动控制原理》Matlab求解控制系统频域分析实验

频率分析法在自动控制系统的分析中具有许多优点，频域分析不仅可以分析线性定常系统，还可以推广到非线性系统，借助于MATLAB软件来分析系统的频率特性，可以简化分析中的大量计算，直接可以得到需要的性能参数，结合参数和相应的曲线来对系统进行分析。使用MATLAB软件可以精确地绘制出系统的bode图、nyquist曲线和Nichols曲线，使得对系统的分析带来很大的方便
《自动控制原理》Matlab求解控制系统频域分析实验
一、实验目的
1、加深了解系统频率特性的概念。
2、学习使用Matlab软件绘制Nyquist图、Bode图的基本方法。
3、掌握典型环节的频率特性。
二、实验仪器
Matlab2014b版
三、实验原理
1.奈奎斯特图（幅相频率特性图）
MATLAB为用户提供了专门用于绘制奈奎斯特图的函数nyquist
axis([-2,0.4,-1.5,1.5]);
k=500;
num=[1,10];
den=conv([1,0],conv([1,1],conv([1,20],[h,50])))；
w=logspace(-1,3,200)
bode(k*num,den,w);
grid;
五、实验原始数据记录与数据处理
六、实验结果与分析讨论
范围是自动确定的。当需要指定幅值范围和相角范围时，则需用下面的功能指令：
[mag,phase,w]=bode(num,den,w)
四、实验内容及步骤
z=[]:
p=[0,-1,-2]:
k=5;
g=zpk(z,p,k):
nyquist(g);
w=0.5：0.1:10:
figure(2):
nyquist(g:w);

Matlab在智能控制与自动化系统中的应用案例

Matlab在智能控制与自动化系统中的应用案例智能控制与自动化系统是当今科技领域的热门话题，它涉及到诸多领域，如机器学习、人工智能、机器视觉等。

而Matlab作为一种功能强大的编程语言和软件工具，被广泛应用于智能控制与自动化系统中。

本文将探讨Matlab在该领域中的应用案例，并分析其在实际系统中的作用。

一、机器学习机器学习是智能控制与自动化系统中不可或缺的一部分。

通过机器学习算法，系统可以根据大量的数据进行学习和预测，从而实现自动化控制。

Matlab提供了丰富的机器学习工具和函数，极大地简化了机器学习的实现过程。

以图像识别为例，在智能控制与自动化领域，图像识别广泛应用于人脸识别、物体检测等场景。

Matlab中的图像处理工具箱提供了多种图像特征提取、分类和识别的算法，方便了图像识别的实现。

通过Matlab，可以使用深度学习库来实现卷积神经网络（CNN），从而提高图像识别的精确度和效率。

二、控制系统设计控制系统设计是智能控制与自动化系统中的核心任务。

Matlab提供了丰富的工具箱和函数，支持不同领域的控制系统设计，如PID控制、模糊控制、自适应控制等。

以PID控制为例，PID是一种经典的控制算法，在许多自动化系统中得到广泛应用。

Matlab中的控制系统工具箱可以帮助工程师快速设计和调整PID控制器参数，并通过仿真验证控制效果。

此外，Matlab还提供了优化工具箱，可以根据系统的性能指标，自动优化控制器参数，从而进一步提高控制系统的性能。

三、机器视觉机器视觉是智能控制与自动化系统中的另一个重要领域。

它通过图像和视频数据，实现对现实世界的理解和感知。

Matlab提供了强大的图像处理和计算机视觉工具箱，可以帮助开发人员快速实现各种机器视觉应用。

在工业自动化领域，机器视觉可以用于检测和识别产品缺陷，提高生产线的质量和效率。

通过Matlab，可以利用图像处理和模式识别算法，实现对产品的自动检测和分类。

此外，Matlab的计算机视觉工具箱还提供了特征提取和目标跟踪等功能，可用于实现自动导航和无人车等应用。

MATLAB在自动控制原理实验教学中的应用

１引言、
《自动控制原理》是一些工科专业中重要的专业基础课，在整个专业知识体系中占据非常重要的地位课程理论性强、该内容抽象、有大量的数学公式推导以及图表曲线．时又和工程含同实践密切相关．致学生难以理解和掌握。在学习过程中辅以以若
ＭＡＬＢ中的控制系统工具箱提供了可视工具ＳＳＯ．Ｓ平面上，而得出系统是否稳定。学生也可以利用伯德判据、ＴＡＩ０Ｌ从为控制系统的校正器的设计提供了一个交互式环境．它采用图Ｎｑｉ判据、ｙｕｔｓ根轨迹、极点图等来判定。命令函数为：ｒｎ零其Ｍａｇｉ形用户界面。摒弃了以往在命令行方式下需记忆大量的操作命（）Ｎｑｉ（）ｒｃ￣）ｐｍａ（）。若系统不稳定，ｕ、ｙｕｓｕ、ｏｕ（、ｚｐｕ等ｔｌｕ通过改变增令，户无需从键盘输入许多操作命令．鼠标可以直接对屏幕益Ｋ来修改系统参数，系统稳定。后利用分析工具ＬＩｉｗ用用使最Ｔｖｅ－上的对象进行操作．并且利用与ＳＳＴＯＩＯＯＬ动态连接的可视分ｅ显示设计结果ｒ析工具删ｖｗｒ以马上显示出设计结果ｉｅ可ｅ例如：阶系统的传递函数方框图如图３示：三所

MATLAB数字仿真在《自动控制原理》教学中的应用

验体系中对控制系统ＭＴＡＡＬＢ数字仿真也有了一定的应
用。但是，各高校并没有将二者更好地结合起来，即将自动
、
《自动控制原理》学方法的现状及改进方法教
控制系统ＭＴＡＡＬＢ数字仿真应用于《自动控制原理》的多
媒体课堂教学当中，这样就造成了多媒体课件只起到了电
传统的《自动控制原理》教学和其他课程一样，是教都
师在黑板上对理论进行板书讲解，学生边听边做笔记，正是由于这种死板的教学方法，使几乎所有的学生都感到该课
程内容抽象，难以理解，更不清楚所学的理论知识在工程实践中如何应用。随着计算机多媒体技术在教学中的应用，
教学中采用ＭＡＬＢ数字仿真对教学效果的促进。ＴＡ
般多媒体教学软件中加入控制工程实例是不太可能的，能从根本上解决该课程的理论教学与控制工程实践严设
控制系统的开环传递函数Ｇ（）ｓ，试分别求Ｋ
维普资讯
第２卷第２５期
２００６年４月
郑州航空工业管理学院学报（社会科学版）
ＪｕｎｆｈｎｚｏｓｔｔｏｅｎｕｉａＩｄｓｙＭａａｅｅｔＳｃｌｃｎｅＥｉｏ）ｏｒａｏｅｇｈｕＩｔｕｅｆｒａｔｌｎｕｔｎｇｍｎ（ｏｉｉｃｄｔｎｌＺｎｉＡｏｃｒａＳｅｉ
所以现有的《自动控制原理》计算机多媒体教学软件并不
节的问题。
＝１０和Ｋ＝２０时系统单位阶跃响应的最大超调量ｔ％和ｒｐ

自动控制原理Matlab仿真应用

控制系统的MATLAB 仿真1 MATLAB 简介MATLAB 是Mathworks 公司开发的一种集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的功能强大、操作简单的优秀工程计算应用软件。

MATLAB 不仅可以处理代数问题和数值分析问题，而且还具有强大的图形处理及仿真模拟等功能。

从而能够很好的帮助工程师及科学家解决实际的技术问题。

MATLAB 的含义是矩阵实验室（Matrix Laboratory ），最初主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无需定义维数的矩阵。

经过十几年的扩充和完善，现已发展成为包含大量实用工具箱（Toolbox ）的综合应用软件，不仅成为线性代数课程的标准工具，而且适合具有不同专业研究方向及工程应用需求的用户使用。

MATLAB 最重要的特点是易于扩展。

它允许用户自行建立完成指定功能的扩展MATLAB 函数（称为M 文件），从而构成适合于其它领域的工具箱，大大扩展了MATLAB 的应用范围。

目前，MATLAB 已成为国际控制界最流行的软件，控制界很多学者将自己擅长的CAD 方法用MATLAB 加以实现，出现了大量的MATLAB 配套工具箱，如控制系统工具箱（control systems toolbox ），系统识别工具箱（system identification toolbox ），鲁棒控制工具箱（robust control toolbox ），信号处理工具箱（signal processing toolbox ）以及仿真环境SIMULINK 等。

（1） MATLAB 的安装本节将讨论操作系统为Microsoft Windows 环境下安装MATLAB6的过程。

将MATLAB6的安装盘放入光驱，系统将自动运行auto-run.bat 文件，进行安装；也可以执行安装盘内的setup.exe 文件启动MATLAB 的安装程序。

启动安装程序后，屏幕将显示安装MATLAB 的初始界面，根据Windows 安装程序的常识，不断单击[Next],输入正确的安装信息，具体操作过程如下：输入正确的用户注册信息码；选择接收软件公司的协议；输入用户名和公司名；选择MATLAB 组件（Toolbox ）；选择软件安装路径和目录；单击[Next]按钮进入正式的安装界面。

MATLAB在《自动控制原理》教学中的应用

的问题之一。
｛
ｌ
鬻
ｊ一
。
图１单位负反馈控制系统特性曲线
１教学现状及改进方法的图解方法，绘制根轨迹步骤较多，但需要求出系统的零、点和分极《自动控制原理》课程内容理论性强、公式应用灵活、前后联系紧离点。系统传递函数的分子或分母为高次方程时，用代数法求得当使密，要应用大量的物理及高等数学相关知识。与成人教育中学员且这系统的零、点和分离点比较困难。系统零、点和分离点若不能确极极学习基础参差不齐形成鲜明的矛盾。仅通过～张黑板一支粉笔，部按定，轨迹也就无法绘制。ＭＡＬＢ工具可以很方便绘制控制系统根ＴＡ就班传统教学方式，绝大多数学员感到课程内容抽象，以理解。使难的根轨迹，数命令ｒｃｓｇ。同时，过ｇｉ选项可得到等函ｌｕ（）ｏ通ｒｄ的随着计算机多媒体技术在教学中的应用，教学软件在一定程度上丰线族和等ｃ＾族的根轨迹。）线富了教学手段，由于自动控制原理实例的复杂性，但现有的《自动控制原理》计算机多媒体软件，并不能从根本上解决本课程的理论教学与工程实践脱节的问题。制闭环系统的根轨迹。ＭＡＬ丁ＡＢ是由ＭａｈｏｋｔＷｒｓ公司开发并推出的程序计算语言，在ＭＡＬＢ中编程序为ＴＡ它不仅集数值分析、阵运算、号处理和图形显示于一体，矩信并且一ｎｍ＝［１：ｕ１，】直面向控制理论和控制工程为其核心应用领域。目前ＭＡＬ的应ＴＡＢｄ＝ｃｎ（４，０】【３）ｅｎｏｖ【１，８，，１，】；用已从经典控制理论的应用发展到最优控制、系统辨识、型预测控模ｇ＝ｆｕ，ｅ）ｔ（ｍｄｎ；ｎ制、棒控制、经网络控制、鲁神模糊控制等领域 ” 】。ｒｃｓｇｌｕ（）ｏ２ＭＴＡＡＬＢ在《自动控制原理》教学中的应用ＭＡＬＢ包含了进行控制系统分析与设计所必须的工具箱函ＴＡ数，以分析连续系统，可以分析离散系统，可以进行极点配置可也并控制器设计和最优控制系统设计等多项操作。现以连续系统中的时域分析法、域分析法及根轨迹分析法为例介绍。频２１时域分析应用［．３１时域分析法是根据自动控制系统微分方程求解系统动态响应的过程曲线以及响应指标，运用解析法进行分析时，数学推导过程比较复杂，其需要进行大量的人工计算，为课作堂教学，在计算和推导过程中花费过多的时间，师的教学容易显若教得主次不清，生往往把注意力集中在数学推导过程上，对真正需学而要理解和掌握的概念规律，却被忽略了。图２某单位负反馈系统根轨迹图如：单位负反馈控制系统该系统的闭环传递函数为某３ＭＡＬＢ在自动控制原理中的合理应用ＴＡ

matlab在自动控制原理中的应用毕业论文

建筑与技术学院MATLAB在自动控制原理中的应用毕业设计(论文)原件及使用授权说明原始语句我保证我提交的毕业设计(论文)是我在导师指导下所做的研究工作和成果。

据我所知，除文中特别标注和注明的地方外，不包含其他人或组织已发表的研究成果，也不包含我曾用来与其他教育机构取得学位或学历的材料。

对本研究有所帮助和贡献的个人或集体，都做出了明确的解释，并表达了对本文的兴趣。

作者签名:日期:讲师签名:日期:授权说明本人完全理解学校关于毕业设计(论文)收集、保存和使用的规定，即按照学校的要求提交毕业设计(论文)的印刷版和电子版；学校有权保留毕业设计(论文)的印刷版和电子版，并提供目录检索和阅读服务；学校可以采用影印、减印、数字化或其他复制手段保存论文；在不盈利的前提下，学校可以发表论文的部分或全部内容。

签名:日期:目录摘要3第1章绪论41．1研究目的41．2相关研究现状41．3研究方法41．4本次设计的主要容以与目前学术届近一步研究的趋势61. 4. 1本次设计的主要容61. 4. 2目前学术界近一步研究的趋势6第2章开发工具82．1 MATLAB编程语言发展历程与特点82．2 MATLAB系统构成92．3 MATLAB的GUI设计102．4本章小结11第3章控制系统性能指标与校正装置分类123．1控制系统的性能指标123. 2控制系统校正的分类143．3本章小结16第4章基于频率法的控制系统的校正设计174．1基于频率法的串联超前校正174．1．1 串联超前校正网络设计的算法步骤174．1．2超前校正装置的评价184．2基于频率法的串联滞后校正184．2．1串联滞后校正网络设计的算法步骤194. 2. 2滞后校正装置的评价194．3基于频率法的串联超前滞后校正194．3．1串联超前滞后校正网络设计的算法步骤204．3．2滞后超前校正装置的评价204. 4三种校正方法的效果对比214．5本章小结21第5章控制系统的仿真与校正对比分析225．1程序方式225. 1. 1控制系统校正前的性能指标225. 1. 2校正装置的设计过程与其性能指标的仿真285. 1. 3控制系统校正后的性能指标305．2Multisim电路设计仿真方式38第6章设计总结416. 1总结416. 2心得41附英文文献：43摘要本文将讨论如何根据用户对自动控制系统的要求来设计串级补偿器，这具有非常重要的现实意义。

Matlab数字仿真在自动控制原理教学中的应用

Matlab数字仿真在自动控制原理教学中的应用摘要：自动控制原理这门控制理论课程强调方法论，理论性强，如何帮助学生理解和掌握课程中的基本概念、原理和分析方法，并培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，是当前课堂教学所要解决的重要问题。

通过讨论Matlab数字仿真在系统时域分析、根轨迹分析中的应用，提出一种在课堂中引入虚拟实验的新型教学方法，增强教学内容的直观性，激发学生的学习兴趣，从而提高课堂教学质量和效率。

关键词：Matlab数字仿真；时域分析；根轨迹法；课堂教学自动控制原理是自动化与电气信息类专业的一门重要的专业基础课程，在整个专业知识体系中有承上启下的作用，占据非常重要的地位。

该课程内容涉及控制系统的模型建立、系统性能分析、系统设计等基本理论与方法，所讨论的基本问题是在工程实践的基础上提升和抽象出来的内容，具有理论性强、信息量大、概念抽象、数学推导多等特点，学生往往因为缺乏工程实践知识和对实际控制系统的感性认识，感到学习内容抽象，难以理解。

通过将自动控制系统Matlab 数字仿真应用于自动控制原理的多媒体课堂教学当中，在课堂教学中引入控制工程实例，可以增强课堂教学的直观性和生动性，帮助学生理解和掌握抽象的理论知识，从而提高教学效率。

本文通过实例探讨Matlab仿真技术在时域分析、根轨迹分析和系统设计与校正等教学中的应用。

1基于Matlab/Simulink的时域分析法自动控制原理讲述了常规的3大系统分析方法，包括时域分析、根轨迹分析和频域分析，其中时域分析中的数学模型是微分方程，复数域分析中的数学模型是传递函数，频域分析中的数学模型是频率特性。

在时域分析法中，闭环系统稳定性的判定是学习重点，线性系统稳定的充要条件是：特征方程的所有特征根均具有负实部［1］。

判定系统稳定性一般采用劳斯判据，对于高阶系统，计算过程繁琐而且复杂，但是运用Matlab来判断稳定性不仅减少计算量，而且能够准确获得所有特征根［2］。

MATLAB技术PID控制方法

MATLAB技术PID控制方法引言：现代工业中，自动化控制技术的应用已经广泛而深入。

PID控制是常用的自动控制方法之一，它通过对系统的反馈信号进行连续调整，使得系统能够迅速响应和稳定运行。

在PID控制中，MATLAB作为一种强大的数学计算工具和编程语言，可以极大地简化控制系统的设计和开发过程。

本文将介绍MATLAB技术在PID控制方法中的应用，探讨其原理和实现方法。

一、PID控制概述PID控制是一种经典的自动控制方法，它由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成，可以通过对系统误差进行连续调整，实现对被控对象的精确控制。

比例控制根据误差的大小进行反馈调整，积分控制根据误差的积分值进行反馈调整，微分控制根据误差的变化率进行反馈调整。

PID控制器根据系统的特性和需求，通过调节比例系数、积分时间和微分时间，确定适合的控制参数，实现对系统的稳定运行。

二、MATLAB在PID控制中的应用1. 定义被控对象的传递函数在MATLAB中，可以使用tf函数来定义被控对象的传递函数。

传递函数描述了系统的输入和输出之间的关系，可以使用线性时不变系统模型进行描述。

例如，对于一个一阶惯性系统，可以使用以下代码定义其传递函数：```matlabnum = [1]; % 传递函数的分子多项式系数den = [1, 2, 1]; % 传递函数的分母多项式系数sys = tf(num, den); % 定义传递函数```2. 设计PID控制器在MATLAB中，可以使用pid函数来设计PID控制器。

pid函数接受控制参数和被控对象的传递函数作为输入，返回一个PID控制器对象。

例如，使用如下代码可以设计一个PID控制器：```matlabKp = 1; % 比例系数Ti = 1; % 积分时间Td = 1; % 微分时间controller = pid(Kp, Ti, Td); % 设计PID控制器```3. 绘制PID控制器的阶跃响应曲线在MATLAB中，可以使用step函数来绘制PID控制器的阶跃响应曲线。

MATLAB 在自动控制系统的应用

征多项式的根，存储在数组r中。系统稳定性代数判据的MATLAB实现命令： 1）P=pole(sys):返回系统sys的极点，以向量形式存储于数组p中。 2）z=zero(sys):返回系统sys的零点，以向量形式存储于数组p中。 3)[z,k]= zero(sys):返回系统sys的零点的同时，返回系统增益k。 4)[p,z]=pzmap(sys):绘制系统的零极点图，并将零极点向量分别存储于数组p,z中。
i=i+1; end t2=t(i); tr=t2-t1 程序运行结果：
sigma = 16.2838 tp = 1.2000 td = 0.4800 tr = 0.5400
tp=t(i) y50=0.5*yfinal; y10=0.1*yfinal; y90=0.9*yfinal; i=1; while y(i)<y50 i=i+1; end td=t(i) i=1; while y(i)<y10; i=i+1; end t1=t(i); i=1; while y(i)<y90;

二.尼科尔斯图的绘制：nichols()函数格式： ① nichols(sys) ② nichols(sys,ω ) ③ nichols (sys，[ωmin, ωmax] )、 ngrid:为尼科尔斯图加上网线例：单位负反馈系统的开环传递函数为

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绘制尼科尔斯图。解:num=[5 1]； den=conv([1 2],[4 0.8 1]); g=tf(num, den); nichols(g)

例：已知系统特征方程为：
s 3s 2s 2s 3 0
4 3 2