基于MatlabSimulink控制系统校正器的设计与仿真
自动化综合设计——基于Matlab仿真实验实现系统校正环节的设计
·自动化专业综合设计报告一、 设计目的：通过实验设计熟练掌握Matlab 与Simulink 的编程与仿真功能，提高自身的动手能力。
设单位负反馈系统的开环输出为:)12.0)(11.0()(++=S S S Ko s G 用相应的频率校正法对系统进行校正设计，是系统的性能指标达到：1. 相角裕度 r ≥45°2. 在单位斜坡输入下的稳态误差 e ss <0.053. 系统的w c <3rad/s二、 设计要求：要求：1. 手工进行计算，设计校正方法，选择合适的校正装置2. 利用 Matlab 编程实现设计，并提供仿真结果3. 利用Simulink 进行仿真实现单位阶跃响应三、 设计内容：设单位负反馈系统的开环输出为:)12.0)(11.0()(++=S S S Ko s G用相应的频率校正法对系统进行校正设计，是系统的性能指标达到：4. 相角裕度 r ≥45°5. 在单位斜坡输入下的稳态误差 e ss <0.056. 系统的w c <3rad/s要求：4. 手工计算，设计校正方法5. 利用 Matlab 编程实现设计，仿真结果6. 利用Simulink 进行仿真实现单位阶跃响应1、手工设计：解：（1）由系统在单位斜坡输入下的稳态误差ess<0.05可得：速度误差系数Kv=0lim→S it S*G(S)=Ko>05.01=20 故可取Ko=25；计算原系统的相角裕度)(w ϕ和截止频率Wc0：由)(w A =22)2.0(1)1.0(125w w w ++=1可得 Wc0=9；由w w w o2.0arctan 1.0arctan 90)(--=ϕ当Wc0=9时；o o w 9.12)(-=γ 显然此时超前校正已经不能使系统满足要求了，必须使用滞后校正先将系统的相角裕度满足要求。
相角裕度要求o45>γ，加上滞后装置o 6的估值，则要求原系统相角裕度为o o o w 51645)('=+=γ，即o o w w w 512.0arctan 1.0arctan 90)(=--=ϕ可解得Wc1=2.37;取Wc=2.3；由0lg 20)(=+b Wc L ；0lg 203.225lg20=+b ； 092.0253.2==b ； Wc bT 1.01=； T=47； 滞后环节为：s s Ts bTs s Gc 4713.4111)(++=++=相角裕度：oo o Wc Wc Wc Wc Wc 4511.472.0h 4b ?Wc=2.3<3rad/s均满足设计要求，校正之后的传递函数为：)2.01)(1.01)(471()3.41(25)(s s s s s s G ++++=2、Matlab 实验程序：num0=25; %初始化w1=3;r=45;ee=6;pm=r+ee;den0=conv([1 0],conv([0.1 1],[0.2 1])); %输入函数G=tf(num0,den0);[gm1,pm1,wcg1,wcp1]=margin(num0,den0); %原系统的相角裕度pm1，截止频率wcp1for w=wcp1:-0.01:0 %计算原系统中满足γ的截止频率wc 的值gamma=pi/2-atan(0.1*w)-atan(0.2*w);ga=gamma*180/pi;if (ga>pm)wc0=w;break ;endendif (wc0<w1) ; %限制wc 的值使其满足小于3的要求 elseif (wc0>=w1)wc0=w1;endx=wc0;for wc0=x:-0.01:0 %计算校正装置的参数b、T以及验算校正后系统的相角裕度if(wc0<5)b=1/num0*wc0;elseif(wc0<wcp1)b=0.1*wc0^2/num0;endT=10/b/wc0;num2=[b*T 1];den2=[T 1];Gc=tf(num2,den2);[num,den]=series(num0,den0,num2,den2);[gm2,pm2,wcg2,wcp2]=margin(num,den);if(pm2>r);break;endendw=logspace(-3,1);subplot(2,1,1);[mag,phase]=bode(num,den,w); %校正后的Gc*G[mag1,phase1]=bode(num0,den0,w); %初始传函：G[mag2,phase2]=bode(num2,den2,w); %滞后校正装置:Gcsemilogx(w,20*log10(mag),w,20*log10(mag1),'*',w,20*log10(mag2),'-' );ylabel('·幅值(dB)');title('原系统*G，滞后环节Gc，校正后-GGc')xlabel('频率(rad/s)');grid on;subplot(2,1,2);semilogx(w,phase,w,phase1,'*',w,phase2,'-',w,(w-180-w),':');ylabel('相角（度）');xlabel('频率(rad/s)');title('原系统*G，滞后环节Gc，校正后-GGc ')grid on;G %原系统的传递函数Gc %校正系统的传递函数GS=tf(num,den) %校正后系统的传递函数pm2 %校正后系统的相角裕度wcp2 %校正后系统的截止频率3、利用Simulink进行仿真：仿真系统的连接图：在输入端施加阶跃信号，通过Scope检测未加校正环节系统的阶跃响应曲线；通过Scope1来检测加入校正环节后系统的阶跃响应曲线。
第6章 基于MATLAB的控制系统校正 [基于MATLAB的控制系统仿真及应用]
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打开SISO设计工具窗口
• SISO设计工具的打开方式有很多，主要有以 下两种方法：
(1)在MATLAB命令窗口中输入：
>> sisotool 运行后打开SISO设计工具。 (2)在MATLAB命令窗口中输入：
>> G=tf([1],[1 1 0]);
>> sisotool(G)
运行后，即导入函数
10
传递函数为 ，要 G0(s)
s(s
K 1)(0.5s
1)
求： Kv 5 ；y 40o ；Kg 10dB ,试确定滞
后校正参数a,T
5
6.4 SISO设计工具
• SISO设计工具（SISO Design Tool）是MATLAB提供的能够分析及调 整单输入单输出反馈控制系统的图形用户界面。使用SISO设计工具可 以设计四种类型的反馈系统，如图6.4.1所示。图中C(s)为校正装置的 数学模型；G(s)为被控对象的数学模型；H(s)为传感器（反馈环节）的 数学模型；F(s)为滤波器的数学模型。
,其中a、t可调节
r (t )
Gc (s)
G(s) u (t )
H (s)
图6.3.1 滞后校正示意图
4
【例6.3.1】设单位负反馈系统的开
环传递函数为
G(s)
s(s
10 1)( s
2) ，试设
计一滞后校正系统，使得校正后的
系统相位裕度不小于40°，幅值裕
பைடு நூலகம்
度不低于10 dB。
【例6.3.2】控制系统不可变部分的
G(s)
1 s2
s
的数据
8
系统数据的导入
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文
毕业设计（论文）题目基于MATLAB控制系统仿真应用研究毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：基于MATLAB的控制系统仿真应用研究II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始资料：（1）MATLAB语言。
（2）控制系统基本理论。
设计技术要求：（1）采用MATLAB仿真软件建立控制系统的仿真模型，进行计算机模拟，分析整个系统的构建，比较各种控制算法的性能。
（2）利用MATLAB完善的控制系统工具箱和强大的Simulink动态仿真环境，提供用方框图进行建模的图形接口，分别介绍离散和连续系统的MATLAB和Simulink仿真。
III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：第01～03周：查找课题相关资料，完成开题报告，英文资料翻译。
第04～11周：掌握MATLAB语言，熟悉控制系统基本理论。
第12～15周：完成对控制系统基本模块MATLAB仿真。
第16～18周：撰写毕业论文，答辩。
Ⅳ、主要参考资料：[1] 《MATLAB在控制系统中的应用》，张静编著，电子工业出版社。
[2]《MATLAB在控制系统应用与实例》，樊京，刘叔军编著，清华大学出版社。
[3]《智能控制》，刘金琨编著，电子工业出版社。
[4]《MATLAB控制系统仿真与设计》，赵景波编著，机械工业出版社。
[5]The Mathworks,Inc.MATLAB-Mathemmatics(Cer.7).2005.信息工程系电子信息工程专业类 0882052 班学生（签名）：填写日期：年月日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：信息工程系（室）主任（签名）：学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。
对本文的研究成果作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
控制工程基础(基于MATLAB的系统分析校正)
实验一典型环节的MATLAB仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。
2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。
3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。
1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。
2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。
3．在simulink仿真环境下，创建所需要的系统。
图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下：1）进入线性系统模块库，构建传递函数。
点击simulink下的“Continuous”，再将右边窗口中“Transfer Fen”的图标用左键拖至新建的“untitled”窗口。
2）改变模块参数。
在simulink仿真环境“untitled”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。
其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK，即完成该模块的设置。
3）建立其它传递函数模块。
按照上述方法，在不同的simulink的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。
例：比例环节用“Math”右边窗口“Gain”的图标。
4）选取阶跃信号输入函数。
用鼠标点击simulink下的“Source”，将右边窗口中“Step”图标用左键拖至新建的“untitled”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。
5）选择输出方式。
用鼠标点击simulink下的“Sinks”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled”窗口。
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真一、引言MATLAB Simulink是一款强大的动态系统建模和仿真工具，广泛应用于各个领域的工程设计和研究中。
本文将介绍如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真的方法和步骤。
二、系统建模1. 模型构建在MATLAB Simulink中，可以通过拖拽模块的方式来构建系统模型。
首先，将系统的元件和子系统模块从库中拖拽到模型窗口中，然后连接这些模块，形成一个完整的系统模型。
2. 参数设置对于系统模型的各个组件，可以设置对应的参数和初始条件。
通过双击模块可以打开参数设置对话框，可以设置参数的数值、初始条件以及其他相关属性。
3. 信号连接在模型中，各个模块之间可以通过信号连接来传递信息。
在拖拽模块连接的同时，可以进行信号的名称设置，以便于后续仿真结果的分析和显示。
三、系统仿真1. 仿真参数设置在进行系统仿真之前，需要设置仿真的起止时间、步长等参数。
通过点击仿真器界面上的参数设置按钮，可以进行相关参数的设置。
2. 仿真运行在设置好仿真参数后，可以点击仿真器界面上的运行按钮来开始仿真过程。
仿真器将根据设置的参数对系统模型进行仿真计算，并输出仿真结果。
3. 仿真结果分析仿真结束后，可以通过查看仿真器界面上的仿真结果来分析系统的动态特性。
Simulink提供了丰富的结果显示和分析工具，可以对仿真结果进行绘图、数据处理等操作，以便于对系统模型的性能进行评估。
四、参数优化与系统设计1. 参数优化方法MATLAB Simulink还提供了多种参数优化算法，可以通过这些算法对系统模型进行优化。
可以通过设置优化目标和参数范围，以及定义参数约束条件等，来进行参数优化计算。
2. 系统设计方法Simulink还支持用于控制系统、信号处理系统和通信系统等领域的特定设计工具。
通过这些工具，可以对系统模型进行控制器设计、滤波器设计等操作，以满足系统性能要求。
MATLAB与Simulink控制系统设计技巧
MATLAB与Simulink控制系统设计技巧近年来，随着科技的发展与应用领域的不断拓展，控制系统设计成为了各个领域中不可或缺的一环。
在控制系统设计的过程中，MATLAB与Simulink成为了众多工程师和专家的首选工具。
本文将重点介绍MATLAB与Simulink控制系统设计的一些技巧与方法。
一、MATLAB在控制系统设计中的应用MATLAB是一种数学建模与仿真软件，广泛应用于控制系统的设计与调试。
在控制系统设计中，MATLAB提供了各种工具和函数，用于实现系统模型的建立、系统特性分析、控制器设计和系统性能评估。
下面将介绍几个MATLAB在控制系统设计中常用的功能。
1.1 系统模型的建立在控制系统设计中，首先需要建立系统的数学模型。
MATLAB提供了丰富的建模工具和函数，包括线性化建模、非线性建模、状态空间模型等。
通过这些功能，我们可以根据系统的物理特性和控制要求，灵活地构建系统模型。
1.2 系统特性分析MATLAB提供了许多功能，可以帮助分析系统的稳定性、响应速度、频率特性等。
例如，我们可以使用MATLAB中的系统稳定性分析工具箱，通过根据系统的传递函数或状态空间模型，计算系统的极点和传递函数零点，并评估系统的稳定性。
1.3 控制器设计在控制系统中，控制器的设计对系统性能至关重要。
MATLAB提供了自动控制系统设计工具箱，可以根据系统要求和性能指标，自动优化控制器参数。
此外，MATLAB还提供了手动调整控制器参数的功能，用于满足特定的设计要求。
1.4 系统性能评估MATLAB还提供了丰富的性能评估工具，用于评估系统的稳定性、响应速度、抗干扰性等。
通过这些工具，我们可以进行模拟实验，测试系统在不同条件下的性能表现，并根据实验结果对系统进行改进和调整。
二、Simulink在控制系统设计中的应用Simulink是MATLAB的一个重要扩展模块，用于建立复杂的动态系统模型，并进行仿真和验证。
相比于MATLAB的非连续时间处理能力，Simulink更适用于连续时间系统的建模与仿真。
控制系统建模与仿真基于MATLABSimulink的分析与实现
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
实现
通过
仿真
技术
进行
分析
方法
分析
matlabsi mulink
仿真
系统
simulink
实现
介绍
工程
精彩摘录
精彩摘录
《控制系统建模与仿真基于MATLABSimulink的分析与实现》精彩摘录 随着科技的发展和社会的进步，控制系统在各个领域中的应用越来越广泛， 掌握控制系统的建模与仿真技术对于科学研究、工程实践等方面都具有重要意义。 而《控制系统建模与仿真基于MATLABSimulink的分析与实现》这本书，正是为满 足这一需求而编写的。
阅读感受
而真正让我感到震撼的是第4章到第8章的内容。作者利用MATLAB强大数据处 理、绘图函数和Simulink仿真工具，对被控对象模型进行了系统建模、分析、计 算、性能指标的优化及控制器设计。从时域、频域、根轨迹、非线性及状态空间 几个方面，完成了对系统性能指标的验证及控制系统设计。这其中的细节和深度， 都足以显示作者对这一领域的深入理解和实践经验。
目录分析
在“仿真技术”部分，目录涵盖了控制系统仿真的基本原理、仿真模型的建 立、参数设置以及仿真结果的分析等内容。还介绍了如何利用MATLABSimulink进 行仿真，使得读者能够快速上手这一强大的仿真工具。
目录分析
“应用实例”部分通过多个具体的案例，展示了如何将建模与仿真技术应用 于实际控制系统。这些案例既有简单的单输入单输出系统，也有复杂的非线性多 输入多输出系统，具有很高的实用价值。
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。
利用Matlab和Simulink进行系统仿真设计
实验三 利用Matlab 和Simulink 进行系统仿真设计一．实验目的通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。
二. 实验设备个人计算机，Matlab 软件。
三. 实验准备预习本实验相关说明，复习PID 控制器的原理和作用，明确汽车运动控制系统问题的描述及其模型表示，编写本次仿真练习的相应程序。
四. 实验说明本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。
注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。
然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。
五. 实验内容1. 问题的描述如下图所示的汽车运动控制系统，设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，该汽车运动控制系统可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：⎩⎨⎧==+v y u bv v m 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ，比例系数b =50 N ·s/m ，汽车的驱动力u =500 N 。
根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。
由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。
这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为：上升时间：t r <5s ；最大超调量：σ％<10％；稳态误差：e ssp <2％。
基于Matlab的自动控制系统设计与校正
自动控制原理课程设计设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正目录目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1设计内容 (1)1.2 设计要求 (1)1.3 Matlab软件 (2)1.3.1基本功能 (2)1.3.2应用 (3)第二章控制系统程序设计 (4)2.1 校正装置计算方法 (4)2.2 课程设计要求计算 (4)第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6)3.1校正系统的传递函数 (6)3.2用Matlab仿真 (6)3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10)3.2.1原系统单位阶跃响应 (10)3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11)3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12)3.4硬件设计 (13)3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14)课程设计心得体会 (16)参考文献 (18)第一章 课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统)1()(+=s s Ks W ，利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。
当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数11)(++-=Ts Ts K s W cc α，其中132R R R K c +=，1)(132432>++=αR R R R R ，C R T 4=，“-”号表示反向输入端。
若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。
1.2 设计要求1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°；2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；cR 234）设校正装置R1=100K，R2=R3=50K，根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R4、C值；5）绘制引入校正装置后系统电路图（设给定的电阻和电容：R=100K，C=1μF、10μF若干个）；6）利用Matlab仿真软件辅助分析，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果；7）在Matlab-Simulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；8）利用自动控制原理实验箱完成硬件设计过程，包括：搭建校正前后系统电路、输入阶跃信号并通过示波器观察校正前后系统输出响应曲线。
基于matlab simulink的控制系统仿真及应用
基于matlab simulink的控制系统仿真及应用Simulink是MATLAB的一个附加组件，它提供了一种可视化建模和仿真环境，主要用于控制系统、信号处理、通信系统等领域的建模和仿真。
以下是一个简单的基于Simulink的控制系统仿真的步骤：
1. 模型建立：首先，你需要使用Simulink库中的模块来构建你的控制系统模型。
这些模块包括输入、输出、控制算法等。
你可以直接从库中拖放模块到你的模型中，然后通过连接线将它们连接起来。
2. 参数设置：在连接模块后，你需要为每个模块设置适当的参数。
例如，对于传递函数模块，你需要输入分子和分母的系数。
3. 仿真设置：在完成模型和参数设置后，你需要设置仿真参数，例如仿真时间、步长等。
4. 运行仿真：最后，你可以运行仿真并查看结果。
Simulink提供了多种方式来查看结果，包括图形和表格。
在Simulink中，你可以使用许多内建的工具和函数来分析和优化你的控制系统。
例如，你可以使用MATLAB的控制系统工具箱中的函数来分析系统的稳定性、频率响应等。
总的来说，Simulink是一个强大的工具，可以用于设计和分析各种控制系统。
通过学习和掌握这个工具，你可以更有效地进行控制系统设计和仿真。
基于MATLABSimulink的控制系统建模与仿真实践
基于MATLABSimulink的控制系统建模与仿真实践控制系统是现代工程领域中一个至关重要的研究方向，它涉及到对系统的建模、分析和设计，以实现对系统行为的控制和调节。
MATLAB Simulink作为一款强大的工程仿真软件，在控制系统领域有着广泛的应用。
本文将介绍基于MATLAB Simulink的控制系统建模与仿真实践，包括建立系统模型、进行仿真分析以及设计控制算法等内容。
1. 控制系统建模在进行控制系统设计之前，首先需要建立系统的数学模型。
MATLAB Simulink提供了丰富的建模工具，可以方便快捷地搭建系统模型。
在建模过程中，可以利用各种传感器、执行器、控制器等组件来描述系统的结构和功能。
通过连接这些组件，并设置其参数和初始条件，可以构建出一个完整的系统模型。
2. 系统仿真分析建立好系统模型后，接下来就是进行仿真分析。
MATLABSimulink提供了强大的仿真功能，可以对系统进行各种不同条件下的仿真实验。
通过改变输入信号、调节参数值等操作，可以观察系统在不同工况下的响应情况，从而深入理解系统的动态特性和性能指标。
3. 控制算法设计在对系统进行仿真分析的基础上，可以针对系统的性能要求设计相应的控制算法。
MATLAB Simulink支持各种常见的控制算法设计方法，如PID控制、状态空间法、频域设计等。
通过在Simulink中搭建控制算法，并与系统模型进行联合仿真，可以验证算法的有效性和稳定性。
4. 系统优化与调试除了基本的控制算法设计外，MATLAB Simulink还提供了优化工具和调试功能，帮助工程师进一步改进系统性能。
通过优化算法对系统参数进行调整，可以使系统响应更加迅速、稳定；而通过调试功能可以检测和排除系统中可能存在的问题，确保系统正常运行。
5. 实例演示为了更好地说明基于MATLAB Simulink的控制系统建模与仿真实践，接下来将通过一个简单的倒立摆控制系统实例进行演示。
基于Matlab的控制系统PID校正的仿真总结
1.2 连续系统的基本PID仿真
1.2.1
基本的PID控制
1.2.2
线性时变系统的PID控制
1.2 连续系统的基本PID仿真
s
G(s)
K e s Ts 1
表 1 调节器Ziegler-Nichols整定公式
为实现用Ziegler-Nichols整定公式计算系统P、
PI、PID校正器的参数，作者给出函数zn01 （）。
用Ziegler-Nichols整定公式计算系统P、PI、
PID校正器的参数的函数zn01.m。调用格式 为：[Gc，Kp，Ti，Td]=zn01（PID，vars） 其中PID是校正器类型，当PID=1时，为计算 P调节器的参数；当PID=2时，为计算PI调节 器的参数；当PID=3时，为计算PID调节器的 参数。输入参量vars为带延迟—惯性环节模 型的 KT 已知三参数：K=vars（1）；T=vars （2）；tau=vars（3）。输入参量Gc为校正 器传递函数，Kp为校正器的比例系数；Ti为 校正器的积分时间常数；Td为校正器的微分 时间常数。
function [Gc,Kp,Ti,Td]=zn01(PID,vars) K=vars(1);T=vars(2);tau=vars(3); Kp=[];Ti=[];Td=[]; if PID ==1, Kp=T/(K*tau); elseif PID==2, Kp=0.9*T/(K*tau); Ti=3.33*tau; elseif PID==3, Kp=1.2*T/(K*tau); Ti=2*tau;Td=tau/2; end switch PID case 1,Gc=Kp; case 2,Gc=tf([Kp*Ti Kp],[Ti 0]); case 3,nn=[Kp*Ti*Td Kp*Ti Kp]; dd=[Ti 0]; Gc=tf(nn,dd) end
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文摘要：本论文基于MATLAB控制系统仿真平台，通过对其中一控制系统的仿真分析，运用MATLAB软件实现了该控制系统的数学建模、系统仿真以及系统参数优化等功能。
首先，介绍了控制系统的基本概念和主要组成部分，并提出了仿真和优化的目标。
然后，通过MATLAB软件实现了对该控制系统的数学建模和仿真，并通过仿真结果验证了系统的控制效果。
最后，通过参数优化方法对系统的控制参数进行了优化，并进一步提高了系统的控制性能和稳定性。
关键词：MATLAB控制系统；仿真；参数优化1.引言控制系统是现代自动化技术中重要的组成部分，广泛应用于各个领域。
控制系统的性能和稳定性对于保证系统的正常运行具有重要作用。
而仿真分析和参数优化是提高控制系统性能和稳定性的重要手段。
MATLAB是一种功能强大、灵活性高的工程计算软件，被广泛应用于各个领域的仿真分析和参数优化。
2.控制系统的数学建模和仿真控制系统的数学建模是控制系统仿真的基础。
通过对控制系统的数学模型的建立，可以利用MATLAB软件进行系统的仿真分析。
本文选择了其中一控制系统作为研究对象，通过对该系统进行数学建模，得到了控制系统的状态方程和传递函数。
然后，利用MATLAB软件对该控制系统进行了仿真分析，并得到了系统的时间响应和频率响应等仿真结果。
3.控制系统参数优化控制系统参数优化是提高系统控制性能和稳定性的关键步骤。
本文采用了一种常用的参数优化方法，即遗传算法。
通过对遗传算法的原理和步骤进行介绍，对控制系统的控制参数进行了优化。
通过MATLAB软件实现了该方法，并得到了最优的系统参数。
4.结果分析与讨论通过系统的仿真和参数优化，本文得到了一组最优的系统参数，并对比了原始参数和优化参数的仿真结果。
仿真结果表明，经过参数优化后，系统的控制性能和稳定性得到了显著改善。
5.结论本文基于MATLAB控制系统仿真平台，实现了对其中一控制系统的数学建模、系统仿真以及系统参数优化等功能。
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。
MATLABSimulink与控制系统仿真实验报告
MATLAB/Simulink 与控制系统仿真实验报告姓名：喻彬彬学号：K031541725实验1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立一、实验目的1、掌握MATLAB/Simulink 仿真的基本知识；2、熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。
二、实验设备电脑一台；MATLAB 仿真软件一个三、实验内容1、熟悉MATLAB/Smulink 仿真软件。
2、一个单位负反馈二阶系统，其开环传递函数为210()3G s s s =+。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
3、某控制系统的传递函数为()()()1()Y s G s X s G s =+，其中250()23s G s s s+=+。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
4、一闭环系统结构如图所示，其中系统前向通道的传递函数为320.520()0.11220s G s s s s s+=+++g ，而且前向通道有一个[-0.2，0.5]的限幅环节，图中用N 表示，反馈通道的增益为1.5，系统为负反馈，阶跃输入经1.5倍的增益作用到系统。
用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。
五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。
题1、（1）利用Simulink的Library窗口中的【File】→【New】，打开一个新的模型窗口。
（2）分别从信号源库（Sourse）、输出方式库（Sink）、数学运算库（Math）、连续系统库（Continuous）中，用鼠标把阶跃信号发生器（Step）、示波器（Scope）、传递函数（Transfern Fcn）和相加器（Sum）4个标准功能模块选中，并将其拖至模型窗口。
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１
用［Ｍ］．北京：清华太学出版社，１９９６， ［２］闻新．模糊逻辑工具葙的分析与应用［Ｍ］．北京：科学出
版社．２００１． ［３］苏金明，阮沈勇．ＭＡⅡＡＢ ６．１实用指南［Ｍ］．北京：电子
ｉ业出版社．２００２．
（责任编辑周源）
图１０模糊控制器瞬态响应的仿真结果
3.期刊论文 黄兵锋 MATLAB软件在汽车理论教学中的应用 -科技信息2010,""(8)
鉴于<汽车理论>内容抽象和枯燥的教学现状,本文介绍了将MATEAB软件应用于<汽车理论>的教学实践.事实证明,MATLAB软件强大的计算和分析功能以 及方便的可视化手段,有助于清晰地阐释概念,并能极大地提高学生学习的兴趣和积极性,从而有效地改善了教学效果.
在Ｍ甜ａｂ命令窗口运行Ｆｕｚｚｖ函数打开Ｆ碍编 辑器，建立一个Ｍ８ｍｄａｎｊ型模糊控制器。通过其 Ｂｄｉｔ菜单可以增加控制器的输人／输出，双击输入／ 输出框在第２个窗口中增加变量的隶属函数类型和 值域范围；双击中间的模糊控制规则框可以编辑模 糊规则。
根据模糊控制器的原理，选择其输入（Ａｍｐ、 Ｐｈａ）、输出（ｕ）。取Ａｍｐ、Ｐ１１ａ和ｕ的论域分别为｛０， １｝、｛一，｝和｛一，｝，Ａｒｎｐ的模糊子集为｛ｚＥ，ＰＭ，ＰＢ｝， Ｐｈａ和ｕ的模糊子集为｛ＮＢ，ＮＭ，皿，ＰＭ，ＰＢ｝； ＡｍｎＰｈａ和ｕ的隶属函数均为三角形（ｔ血订），如图 ８、图９所示。
第３卷第３期 ２００３年９月
南京工业职业技术学院学报
Ｊ０ｕ瑚】ｏｆ Ｎ皿ｊ堍ｈｌｓｄｎ】ｔｅ ０ｆ １１１ｄｕｓ田Ｔｃｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０ｌ ３．Ｎｏ ３ ＳｅＤ．．２００３
基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ控制系统校正器的设计与仿真
周昱英
（南京工业职业技术学院 自动化系，江苏 南京２１００１６）
摘要：介绍了№ｄａｂ软件的主要功能和特．軎＇．并利用其提供的ｓｉⅡ出ｎｋ，讨论了如何进行控制系统校正嚣的设计
由图２可见，系统的瞬态响应（嘶ｌｓｉｅｎｔ
Ｒｅｓｐｏｎｅ）很不理想，稳定时问长，超调量（ＯｖｅＩｓｈ００ｔ） 大。
２控制系统校正器的设计
２．１超前相位校正系统的设计
可以给系统加｛｛黑上形如的校正器以改善系
统的性能，其中ａ小于１表示超前相位校正，大于ｌ
表示滞后校正。当校正器取；：÷ｊ怒的超前相位校
正系统的框图如图３所示，仿真结果如图４所示。
１基于Ｓｉｍｌｌｉｎｋ的控制系统建模与仿真
ｒ墨未假ｂ设，控其制中系ｃ（统ｓ）的＝溅传，递求函它数的为阶：跃专输淄出＝
响应。在ｓｉｍｄｈ山环境中，利用鼠标将相应的模块
收稿日期：２０∞一晒一２６ 作者简介：周昱荚（１９７６一），女，湖北武汉人’南京工业职业技术学院自动化系讲师．工学硕士。
万方数据
京工业职业技术学院学报
2.学位论文 余宏峰 增压发动机动态排放仿真方法的研究 2006
随着国家对环境保护的日益重视以及汽车工业的飞速发展，汽车发动机尾气排放问题得到了国家主管部门、科研机构、高校以及生产厂家的关注。 发动机性能优化、排放控制及电控系统的开发与研究成为业界研究热点。增压发动机动态排放研究通常采用试验法和模拟法，但受试验设备的制约以及 数学机理建模考虑因素较多的影响，本文采用了稳态排放试验与动态性能模拟相结合的方法。根据稳态试验建立排放值与发动机运转参数的非线性映射 关系，由发动机动态模型计算得到的运转参数和上述非线性映射关系求得动态工况下的排放值。
（２）理论依据、实验基础和研究方法。如果是沿用已知的理论、原理和方法，只需提及一笔，或 注出有关的文献。如果要引出新的概念或术语，则应加以定义或阐明。
（ｊ）预期的结果及其地位、作用和意义，要写得自然、概括、简洁和确切。
万方数据
基于Matlab/Simulink控制系统校正器的设计与仿真
作者： 作者单位： 刊名：
本文以MATLAB/Simulink软件为开发平台，建立增压发动机动态排放预测模型。首先，根据平均值模型理论建立增压发动机的准线性动态模型。其次 ，在Simulink环境下搭建某型涡轮增压柴油机模型，完成动态工况下对发动机运转参数的模拟计算。然后，根据该型发动机的稳态排放试验数据，利用 MATLAB提供的神经网络工具箱建立发动机动态排放模型，得到排放值与发动机运转参数之间的非线性映射关系，并对模型的学习能力和泛化能力进行验 证，针对十五工况法的试验规范得到模型的仿真结果。最后，在MATLABRTW环境的实时仿真和开发平台xPC下完成对所建模型的实时仿真。
ＺＨＯＵ Ｙｕ—ｖｉｎｇ
【肫唧曙肺∞ｉ№。，ｈ妇叫ｚ酗∞妇ｙ。讹耐昭２１００１６，蕊ｉⅥ）
ｉ１１删ｕｃｅｓ Ａｌ妞ｒａｄ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
ｔｈｅ ｍａｊｏｒ矗ｍｃｔｉ蚰ｓ锄ｄ ｆｈｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｍａｄａｂ ｓｏｆｔｗａｒ｜ｅ锄ｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ １１０ｗ ｔｏ ｄｅｓｊ即ａｎｄ
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（３）当Ａｍｐ很大为ＰＢ（Ｐｏｓｉｈｖｅ Ｂｉｇ），Ｐｈａ为ＰＢ 时，系统的轨迹到达第二象限，此时的误差为负，误 差变化率为正。由于误差不仅为负而且正在向零点 的方向移动，所以控制器应以ＰＢ在正方向推动它。
其它控制过程以此类推，具体的模糊控制规则 如表１所示。
由于幅度（灿ｎｐ）分成三等分，相角（Ｐ１１ａ）分成五 等分，因此总共有１５条规则。每一条规则说明了当
和仿真。 关键词：Ｍ“ｄ日ｂ软件；陆ｎｔｄｉｎｋ；模糊控制器；Ｐ∞控制器 中图分类号：Ｔ挖７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—４６“（２００３）０３—００１７—０４
Ｃ咖ｐｅｎ鼢ｔｏｒ Ｄ鹤ｉｇｎ ａＩｌｄ ＳｉｍＩｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅ】咀
ｂｙ ＵｓｉＩｌｇ Ｍａｕａｂ／ＳｉｍｕｌｉＩｌｌ【
２．２ ＰⅢ校正器的设计
№Ⅱａｂ的ｓｉｍｌｌｌｉｎｋ中有现成的ＰⅢ控制器模块，
它使我们设计校正器时更加方便、直观、准确。图５ 是ＰＩＤ校正器的系统框图，仿真结果如图６所示。 仿真时，ＰＩＤ控制器的比例、积分和微分因子分别设 为：５、Ｏ．２和Ｏ．３。
ｔｆＳ） 图２系统的阶跃响应
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图５ ＰⅢ校正器的系统方框图
万方数据
南京工业职业技术学院学报
第３卷第３期
表１输出量ｕ的模糊控制规则表
Ｐｈａ———ＺＥ———尘ＰＭ 坠——耶—一
模糊控制器的仿真结果如图１０所示，其中Ｋａ ＝ｌ、Ｋｕ＝ｌ。由图１０可见，不同的Ｉ（ｐ对应着系统响 应的过阻尼和欠阻尼瞬态过程。
３结论
利用Ｍａｄａｂ提供的控制工具箱和模糊工具箱， 结合ｓｉｍｕｌｊｌｋ仿真软件使控制系统校正器的建模过 程和仿真结果变得可视化强、计算精度高。并且，由 于整个建模过程均采用模块化，所以为系统的设计 和开发带来了极大的方便。
Ｋ叮ｗｏｒｄｓ：ｍｔｌａｂ蚓ｈａｍ；ｓｉｍｌｌｌｉｎｋ；血可ｃｏｎ嘣１ｅｒ；ＰＤ ｃｏｎ响Ｕｅｒ
引言
作为研究控制系统重要手段，计算机仿真技术 随着计算机语言的不断更新，也在不断发展。 Ｍａｄａｂ作为一套集数值计算、符号运算及图形处理 等强大功能于一体的科学计算语言，最早于１９８４年 由Ｍａｔ｝１ｗｏｒｋｓ公司推出，目前已发展成为国际公认的 最出色的仿真软件之一。作为强大的科学计算平 台，它几乎能够满足所有的计算需求，其强大的扩展 功能为各领域的应用提供了基础。面向控制领域， 它推出的模糊控制、神经网络、控制系统等工具箱为 控制系统的设计和仿真提供了有力的支持、极大地 推动了其领域内仿真研究的发展。
万方数据
第３卷第３期
周昱英：基于№ｄａｂ／ｓｉｒＩｌｕｌｉｎｋ控制系统较正器的设计与仿真
图７模糊控制器的亲统方框图
将得到的控制量直接作为受控系统的输人，以模拟 传统的ＰＩ控制。为了将所有的规则库填满，使受控 对象不至于因为无效条件而失控，这里将误差和误 差变化率转换为极坐标形式进行处理。图７中Ｋａ、 Ｋｐ和Ｋｕ分别表示模糊控制器的误差、误差变化率 的量化园子和输出的比例因子。调节这三个参数可 以改变控制器的控制效果。
№ｄａｂ的最新版本为ＭａＬ】ａｂ６．１，它具有一系列 新的优势和特点，其中包括更加友好的工作平台和 编程环境，增强的模块集和工具箱，实用的程序接口
和发布平台等。特别是它的模块化设计和动态仿真 工具ｓｉｍｕｌｉＩ】ｋ４．１，使用的时候，不需要编写任何 ＭａⅡａｂ语句，只要利用鼠标直接在模型窗口上“画” 出所需要的控制系统模型，然后直接利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 提供的功能对系统进行仿真和线性分析，从而使一 个很复杂的系统仿真变得相当容易且直观，简化了 设计过程，减轻了设计负担，提高了仿真的集成化和 可视化。鉴于６．１版的这些特点，本文将利用它的 ＳｉＩｌｌＩｌｌｉｎｋ来研究如何进行控制系统校正器设计、仿 真和分析。
国３校正后的系统方框图
毯 蜃 柏 蓝
图６ ＰⅢ校正系统的阶跃响应
由图４和图６可见，校正后的系统瞬态过程改 善了很多。它的相位边限和增益容限可以利用 ｒｎａ画ｎ函数来获得。 ２．３模糊控制器的设计
对控制系统的校正也可以采用模糊控制器，它 的系统结构如图７所示。这里考虑将误差量和误差 对时问的变化量当作输入来进行模糊规则设计，并
科技论文的规范表达
引
言
论文的引言又叫绪论，写引言的目的是向读者交代本项研究的来龙去脉，其作用在于唤起读者 的注意，使读者对论文先有一个总体的了解。
引言中要写的内容大致有如下几项： （１）研究的理由、目的和背景。包括问题的提出，研究对象及其基本特征，前人对这一问题做 了哪些工作，存在哪些不足；希望解决什么问题，该问题的解决有什么作用和意义；研究工作的背景 是什么。
％垫 拖到窗口中，连接后便得到整个控制系统的模型，如
图１所示。
恒