MATLAB仿真技术的研究及应用
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目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MATLAB控制系统仿真基础 (7)三、控制系统建模 (8)1. 控制系统模型概述 (10)2. MATLAB建模方法 (11)3. 系统模型的验证与校正 (12)四、控制系统性能分析 (14)1. 稳定性分析 (14)2. 响应性能分析 (16)3. 误差性能分析 (17)五、基于MATLAB控制系统的设计与应用实例分析 (19)1. 控制系统设计要求与方案选择 (20)2. 基于MATLAB的控制系统设计流程 (22)3. 实例一 (23)4. 实例二 (25)六、优化算法在控制系统中的应用及MATLAB实现 (26)1. 优化算法概述及其在控制系统中的应用价值 (28)2. 优化算法介绍及MATLAB实现方法 (29)3. 基于MATLAB的优化算法在控制系统中的实践应用案例及分析对比研究31一、内容概括本论文旨在探讨基于MATLAB控制系统的仿真与应用，通过对控制系统进行深入的理论分析和实际应用研究，提出一种有效的控制系统设计方案，并通过实验验证其正确性和有效性。
本文对控制系统的基本理论进行了详细的阐述，包括控制系统的定义、分类、性能指标以及设计方法。
我们以一个具体的控制系统为例，对其进行分析和设计。
在这个过程中，我们运用MATLAB软件作为主要的仿真工具，对控制系统的稳定性、动态响应、鲁棒性等方面进行了全面的仿真分析。
在完成理论分析和实际设计之后，我们进一步研究了基于MATLAB 的控制系统仿真方法。
通过对仿真模型的建立、仿真参数的选择以及仿真结果的分析，我们提出了一种高效的仿真策略。
我们将所设计的控制系统应用于实际场景中，通过实验数据验证了所提出方案的有效性和可行性。
本论文通过理论与实践相结合的方法，深入探讨了基于MATLAB 控制系统的仿真与应用。
Matlab在工程设计与仿真中的应用案例
Matlab在工程设计与仿真中的应用案例近年来，Matlab（全称Matrix Laboratory）在工程设计与仿真中的应用越来越广泛。
Matlab是一款功能强大的计算软件，具有矩阵计算、数据处理和可视化等多种功能。
本文将通过几个实际案例，展示Matlab在工程设计与仿真中的应用。
一、电路设计与仿真电路设计是工程领域中重要的一环，而Matlab提供了强大的电路设计与仿真工具。
以滤波器设计为例，Matlab配备了丰富的滤波器设计函数，可以根据特定的滤波系数和频响要求，快速设计出满足需求的滤波器。
同时，Matlab还支持频域仿真，可以对信号进行傅里叶变换和滤波操作，以实现不同的信号处理需求。
二、机械系统建模与控制在机械系统建模与控制方面，Matlab也发挥了重要的作用。
例如，在机械结构设计中，Matlab可以通过有限元分析建立结构的数值模型，对结构的强度、刚度等进行分析与求解。
同时，Matlab还支持控制系统建模与仿真，可以通过控制系统的设计，提高机械系统的性能和稳定性。
三、通信系统设计与仿真通信系统设计与仿真是Matlab应用的另一个重要领域。
例如，在无线通信系统设计中，Matlab提供了丰富的信号处理工具，可以对传输信号进行调制、解调和通道编码等操作，实现数据的可靠传输。
此外，Matlab还支持多输入多输出系统的建模与仿真，可以分析和优化系统的传输性能。
四、图像处理与计算机视觉近年来，图像处理和计算机视觉成为热门的研究领域。
而Matlab提供了一系列的图像处理函数与工具箱，可以进行图像的滤波、分割、特征提取和目标识别等操作。
通过Matlab的强大功能，研究人员可以开展多样化的图像处理与计算机视觉应用，如人脸识别、车牌识别等。
五、仿真与优化算法Matlab凭借其强大的数值计算能力和优化算法，成为工程设计中的重要辅助工具。
例如，在电力系统中，Matlab可以应用潮流计算和稳定性分析等算法，发现潮流分布、电压质量等问题，优化电力系统的稳定性和效率。
Matlab技术的实际应用案例解析
Matlab技术的实际应用案例解析随着计算机技术的发展，Matlab作为一种高级技术语言，被广泛应用于多个领域。
无论是在科研领域还是工程实践中，Matlab都扮演着重要的角色。
本文将通过几个实际应用案例，探讨Matlab技术在不同领域的应用，以期给读者提供一些启示和参考。
一、图像处理领域图像处理是Matlab的一项重要应用领域。
利用Matlab提供的强大的图像处理工具箱，可以实现各种功能，例如图像增强、滤波、分割和识别等。
以下将介绍一个实际应用案例。
案例一：肿瘤图像分割肿瘤图像的分割对于医学诊断非常关键。
在某医院的研究中，研究人员利用Matlab进行了肿瘤图像的分割工作。
首先，他们先对肿瘤图像进行预处理，包括降噪和增强等操作。
然后，利用Matlab提供的图像分割算法，将肿瘤与周围组织分离出来。
最后，通过对分割后的图像进行计算，可以得到肿瘤的大小、形状等信息，为医生提供诊断依据。
二、信号处理领域信号处理是Matlab的另一个重要应用领域。
通过利用Matlab提供的信号处理工具箱，可以实现信号的滤波、谱分析、峰值检测等功能。
以下将介绍一个实际应用案例。
案例二：语音信号增强在通信领域，语音信号是一种常见的信号类型。
在某通信公司的项目中，研发团队利用Matlab对语音信号进行增强。
首先，他们通过Matlab提供的滤波器设计算法，设计了一种高效的降噪滤波器。
然后，他们利用该滤波器对采集到的语音信号进行滤波处理，去除噪声成分。
最后，通过对处理后的语音信号进行主观听感和客观评价，证明了该算法的有效性。
三、控制系统领域Matlab在控制系统领域的应用也非常广泛。
通过Matlab提供的控制系统工具箱，可以进行控制系统的建模、仿真和优化等操作。
以下将介绍一个实际应用案例。
案例三：智能交通信号优化在城市交通系统中，智能交通信号优化是一个重要的研究方向。
在某城市的交通管理局的项目中，研究人员利用Matlab进行了智能交通信号优化的仿真研究。
基于MATLAB仿真的机器人运动学建模及控制技术研究
基于MATLAB仿真的机器人运动学建模及控制技术研究机器人的普及与应用越来越广泛，成为了工业自动化的重要组成部分。
但是，如何对机器人进行运动学建模与控制是机器人研究的重要问题之一。
近年来，由于计算机技术的发展，基于MATLAB仿真的机器人运动学建模及控制技术研究得到了广泛应用。
本文将对此方面的研究进行探讨。
一、机器人运动学建模机器人的运动学建模是指利用几何学和代数学知识来描述机器人的运动规律，从而实现机器人的运动控制。
根据机器人的类型，可以采用不同的方法进行运动学建模。
1、串联机器人的运动学建模串联机器人指的是由各种关节通过齿轮、链条等联接的机器人。
其运动学建模主要是研究各关节的角度、速度、加速度等变量与末端执行器之间的关系，从而实现机器人的控制。
这种建模的方法主要基于牛顿-欧拉方法，可以通过MATLAB中的符号化计算实现。
首先，需要对各个关节进行标号，并定义每个关节和基座之间的距离和角度。
然后，可以运用牛顿-欧拉方法来用关节运动学参数表示末端执行器的位置和姿态变量。
最后，通过控制关节运动学参数来控制机器人的运动。
2、并联机器人的运动学建模并联机器人由多个平台和机械臂组成，并联机器人可以同时控制多个执行器，从而实现更高效的工作。
并联机器人的运动学建模主要是研究机器人末端执行器的位置和姿态变量与各个执行器之间的关系。
建模方法主要包括支点变换法和雅可比矩阵法。
其中支点变换法是将并联机器人转化为串联机器人的形式，然后用串联机器人的运动学进行建模。
而雅可比矩阵法则是运用雅可比矩阵来建立机器人末端执行器的运动学模型，从而实现机器人的控制。
二、机器人运动控制机器人运动控制是指根据机器人的运动学模型，利用控制算法控制机器人的运动状态和轨迹。
在控制机器人的运动过程中，主要的控制方法包括开环控制、PID 控制和反馈控制等。
1、开环控制开环控制是一种简单的控制方法，即在机器人刚开始运动时就预设好机器人的运动轨迹和速度。
基于MATLAB控制系统的仿真与应用
毕业设计（论文）题目基于MATLAB控制系统仿真应用研究系别信息工程系专业名称电子信息工程班级学号088205227学生姓名蔚道祥指导教师罗艳芬二O一二年五月毕业设计（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。
I I I、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。
matlab仿真技术在测控系统中的应用
论 每一种 测控 系统 ， 都 是为 了适 应时代 的需 求而 产生 与完善 的 ， 测 控 系统 在设 计过 程 中需要 不 断 的对各 种 参 数 和设 备进 行 调控 和 更改 ， 这 就需要对 测 控 系统 进 行模拟运 转 和仿 真 。 现 在 的测 控 系统 工 作 量较 大 ， 而且 运 算 复 杂 、困难 ， 在 设 计 和 投入 使 用前 期需 要 有 严格 的仿 真过程 ， 在计 算 机技 术 和 软 件 编程 技 术快 速发展 的 今 天 ， 仿 真技 术也 在不 断 的创 新和 突破 。 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 仿 真技术 就是用 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ软件对测 控 系统 的运作 进行 建模 ， 对 其 现 实 中 的工作 进行 仿 真 ， 把 各方 面 的数 据 和设 备 调 配到 最 佳 的工 作状 态 ， 使 整个 测 控 系统 的工作 效 率 达到 最高 ， 然后 系 统 才能 够投 入使用 。 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 仿 真 技 术能 够 通 过 Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ预定 义库 模 块 即 ， 建 造 测 控 系 统 的库 模块 ， 然 后 通 过交 互 式的 图形 编 辑 器组 合 和管 理 较 为直 观 的模 块视 图 ， 再 通 过软 件 的一 些 功 能进 行代 码 和程 序 的 生成 ， 就 能 够达 到 模 型 建立 的效果 。在 Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 测 控 系统 仿 真模型库中整个测控系统仿真 的流程是 ： 信号的产生与输 出、 编 码 、解码 、调试 、解 调 ， 而且 可 以通 过仿 真模 式对 整 个 测控 系 统 的运 转 进行仿 真 。 在 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ仿真技 术 中能够 使 测控 系 统 在 虚 拟 的工 作 环境 中运 转 ， 并 且 能够 对 系统 各 项数 据 和配 置 进行 无 限次 的修 改 ， 直 到 满 足测 控 要 求之 后 。ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ仿 真技 术 是 基 于ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ与 Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ的 ， 通 过一 些 代 码 和 数 据 的 处 理 、运 算 ， 发 出一定 的指令 进 行建 模 ， 而且 它 的可视 性 非 常 强 ， 能够 很 直 观 的进 行仿 真过程 ， 为 测控 系统 的设计 打下 坚实 的基 础 。 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ仿 真技 术 在 测控 系统 中的应 用 ， 能够 为 测控 系统 的 设 计 提供 较 为 真实 的模 型和 运作 环境 ， 并 且 不 断 的进 行各 种 数 据 的调 控 ， 为测 控系统 投 入使 用高效 运作 提供 依据 。
Matlab中的电力系统仿真与稳态分析技术
Matlab中的电力系统仿真与稳态分析技术随着电力系统技术的不断发展，利用计算机软件进行电力系统仿真和稳态分析已经成为一个常见的工具。
Matlab作为一种强大的数学计算和仿真软件，在电力系统仿真和稳态分析中发挥了重要的作用。
本文将探讨Matlab在电力系统仿真和稳态分析中的应用，并对其相关技术进行介绍和分析。
第一部分：电力系统仿真技术的基本原理电力系统仿真是通过建立电力系统的数学模型，模拟实际电力系统运行过程的一种技术。
其基本原理是建立电力系统的节点电压和支路电流方程，使用数值计算方法求解这些方程，以得到电力系统的稳态解。
Matlab在电力系统仿真中常用的函数有powerflow和newton_raphson，它们分别用于求解电力系统的潮流计算和稳定计算。
潮流计算是电力系统仿真中最基本的环节，用于计算电网各节点的电压和支路的电流。
它的实质是求解电力系统的非线性方程组，对于大规模电力系统而言，这个方程组的求解是一个非常复杂的过程。
而Matlab提供了一套强大的数值计算工具箱，能够有效地处理这类问题。
利用Matlab编写的潮流计算程序，可以提供准确的电力系统状态信息。
第二部分：Matlab在电力系统仿真中的应用案例Matlab在电力系统仿真中提供了丰富的函数库和工具箱，可以用于建立电力系统的数学模型、求解电力系统方程组以及进行结果的可视化分析。
下面我们通过一个简单的案例，来展示Matlab在电力系统仿真中的应用。
假设一个3节点的电力系统，其中包括一个发电机节点、两个负荷节点以及电源节点。
我们可以通过Matlab的power_system函数建立电力系统的模型，并使用powerflow函数计算电力系统的潮流分布。
计算完成后，我们可以通过Matlab的plot函数绘制各节点的电压和支路的电流图像，对电力系统的稳态运行情况进行可视化分析。
第三部分：电力系统稳态分析技术的应用除了电力系统仿真，Matlab还可以用于电力系统稳态分析。
matlab仿真及其在光学课程中的应用
Matlab仿真及其在光学课程中的应用引言光学是物理学的一门重要分支，研究光的传播、发射、吸收和激发等现象。
在光学课程中，学生需要深入理解光的性质和行为，并通过实验与仿真来加深对光学原理的理解。
Matlab是一种强大的数学工具，它在光学仿真中有着广泛的应用。
本文将介绍Matlab在光学课程中的应用，并探讨其在光学仿真中的优势和局限性。
Matlab在光学课程中的应用1. 光的传播模拟在光学课程中，我们经常需要研究光在不同介质中的传播行为。
Matlab的光线传播仿真工具箱提供了一套丰富的函数和工具，可以模拟光的传播路径、光束的变化和光的干涉等现象。
通过这些仿真工具，学生可以直观地观察到光在不同介质中的传播速度、折射角度和波长变化等重要现象，加深对光的传播行为的理解。
2. 光学元件设计与优化在光学器件的设计与优化中，Matlab可以帮助我们建立光学系统的数学模型，并通过优化算法来提高设计的性能。
例如，在透镜的设计中，我们可以使用Matlab中的光学元件模拟工具箱来建立透镜的材料、形状和尺寸等参数，并通过优化算法来优化透镜的成像性能。
这样的仿真过程可以使学生深入了解光学器件的设计过程，并提高他们的设计和优化能力。
3. 光学散射模拟光学散射是光在介质中遇到微观颗粒或界面时发生的现象，对于理解大气中的光传播、材料的散射特性等具有重要意义。
Matlab提供了多种模拟光学散射现象的工具和函数，可以帮助学生研究光在不同介质中的散射行为。
通过这些仿真工具，学生可以模拟不同尺寸和形状的颗粒对光的散射效应，并探索散射对光的传播的影响，深入理解光学散射的机理和特性。
Matlab光学仿真的优势和局限性1. 优势•丰富的功能和工具：Matlab提供了许多功能强大的工具箱和函数，用于光学仿真。
这些工具箱包括光线传播仿真工具箱、光学元件模拟工具箱等，可以满足不同仿真需求。
•易于学习和使用：Matlab具有简洁、直观的界面和易于学习的语法，使得初学者可以快速上手，并且能够更加专注于光学问题的研究。
Matlab建模仿真
例：
求解Lorenz模型的状态方程，初值为 x1(0)=x2(0)=0,x3(0)=1e-10;
8/ 3， 10， 28
求解Lorenz模型的状态方程，
x 1(t ) x1(t ) x 2(t ) x3(t ) x 2(t ) x 2(t ) x3(t )
模块连接解释
0.5
Gain
×
Product 1
x´=∂x/∂t =bx－px²
－
＋
－
S
Sum
Integrator
Scope
Gain1
LOGO
微分方程的Simulink求解 及Matlab数字电路仿真
微分方程的Simulink建模与求解
建立起微分方程的 Simulink 模型 可以用 sim( ) 函数对其模型直接求解 得出微分方程的数值解
3.计算机仿真
计算机仿真是在研究系统过程中根据相似原理， 利用计算机来逼真模拟研究对象。研究对象可以 是实际的系统，也可以是设想中的系统。在没有 计算机以前，仿真都是利用实物或者它的物理模 型来进行研究的，即物理仿真。物理仿真的优点 是直接、形象、可信，缺点是模型受限、易破坏 、难以重用。
计算机作为一种最重要的仿真工具，已经推出了 模拟机、模拟数字机、数字通用机、仿真专用机 等各种机型并应用在不同的仿真领域。除了计算 机这种主要的仿真工具外还有两类专用仿真器： 一类是专用物理仿真器，如在飞行仿真中得到广 泛应用的转台，各种风洞、水洞等；另一类是用 于培训目的的各种训练仿真器，如培训原子能电 站、大型自动化工厂操作人员和训练飞行员、宇 航员的培训仿真器、仿真工作台和仿真机舱等
当然我们可以直接观察Matlab工具箱原有的 Lorenz
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。
塔里木大学MATLAB及仿真应用实验报告8
2.了解Simulink的各个模块。
实验结果分析
1．实验步骤与内容：
1.建立仿真模型： 查看仿真图像；
2.
3.
4.
2．用一个示波器同时显示多个仿真结果：
3.利用simulink仿真 。
4.产生一个高度为1，宽度为4，延时为4秒的矩形脉冲信号
5.系统的微分方程为 ，其中u(t)是幅度为1，角频率为1rad/s的方波输入信号，试建立simulink模型并仿真；
塔里木大学Matlab及仿真应用实验报告
课程名称：
Matlab及仿真应用
任课教师：
陈杰
机房：
逸夫楼207
计算机编号：
实验日：
实验成绩：
实验班级：
学生姓名：
实验名称：
Simulink仿真
实验设备
、设施：
计算机
Matlab7.0
Simulink
实验要求：
附带源程序及结果的截图；并填写实验结果分析。
实验目的：
6.
7.一系统如下图所示：其中 ， ，系统的输入信号为 ，用simulink求取系统输出相应，并将输入输出信号对比显示。
Matlab仿真应用详解 讲义
《Matlab仿真应用详解》一、基本概念1．1、什么是计算机仿真1、仿真定义基本思想：仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求过程和规律。
它的基础是相似现象，相似性一般表现为两类：几何相似性和数学相似性。
当两个系统的数学方程相似，只是符号变换或物理含义不同时，这两个系统被称为“数学同构”。
仿真的方法可以分为三类：(1)实物仿真。
它是对实际行为和过程进行仿真，早期的仿真大多属于这一类。
物理仿真的优点是直观、形象，至今在航天、建筑、船舶和汽车等许多工业系统的实验研究中心仍然可以见到。
比如：用沙盘仿真作战，利用风洞对导弹或飞机的模型进行空气动力学实验、用图纸和模型模拟建筑群等都是物理仿真。
但是要为系统构造一套物理模型，不是一件简单的事，尤其是十分复杂的系统，将耗费很大的投资，周期也很长。
此外，在物理模型上做实验，很难改变系统参数，改变系统结构也比较困难。
至于复杂的社会、经济系统和生态系统就更无法用实物来做实验了。
(2)数学仿真。
就是用数学的语言、方法去近似地刻画实际问题，这种刻画的数学表述就是一个数学模型。
从某种意义上，欧几里德几何、牛顿运动定律和微积分都是对客观世界的数学仿真。
数学仿真把研究对象(系统)的主要特征或输入、输出关系抽象成一种数学表达式来进行研究。
数学模型可分为：●解析模型(用公式、方程反映系统过程)；●统计模型(蒙特卡罗方法)；●表上作业演练模型然而数学仿真也面临一些问题，主要表现在以下几个方面：●现实问题可能无法用数学模型来表达，即刻画实际问题的表达式不存在或找不到；●找到的数学模型由于太复杂而无法求解；●求出的解不正确，可能是由模型的不正确或过多的简化近似导致的。
(3)混合仿真。
又称为数学—物理仿真，或半实物仿真，就是把物理模型和数学模型以及实物联合在一起进行实验的方法，这样往往可以获得较好的效果。
2、计算机仿真计算机仿真也称为计算机模拟，就是利用计算机对所研究系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的主动者——人的思维过程和行为，进行动态性的比较和模仿，利用建立的仿真模型对系统进行研究和分析，并可将系统过程演示出来。
matlab在电力电子技术仿真中的应用
matlab在电力电子技术仿真中的应用随着电子技术的不断发展，电力电子技术已经成为现代电力系统中至关重要的一环。
而在电力电子技术的研究与开发过程中，仿真技术则成为了不可或缺的一部分。
它可以快速准确地模拟电力电子系统的工作情况，从而为电力电子技术的开发与优化提供重要的帮助。
而MATLAB作为一种强大的计算机软件，在电力电子技术仿真中经常被使用。
一、MATLAB在电力电子技术仿真中的应用1. 电力电子系统仿真在现代电力系统中，电力电子系统是必不可少的部分。
其中包括各种控制器、逆变器、整流器等电子设备。
MATLAB可以通过建立电力电子系统的模型，快速准确地模拟系统的工作情况。
用户只需要编写一些简单的代码，就可以通过模拟电力电子系统的状态来预测电流波形、功率因数、电压降等运行参数，从而更好地研究该系统的各种工作状态。
2. 电力电子系统设计优化电力电子系统的设计与优化是电力电子技术的核心。
在电力电子设备设计过程中，需要对一系列的设计参数进行优化，以达到更好的工作性能。
而MATLAB可以通过控制系统设计工具箱，对电力电子系统设计进行优化。
用户可以通过MATLAB的仿真分析、自动控制、多目标优化等功能，快速准确地推导出最优设计方案。
3. 电力电子系统控制电力电子系统的控制是其重要组成部分。
输入控制信号可以对输出电流/电压进行合理的控制，从而实现电力电子系统的稳定运行。
MATLAB提供了多种控制器的设计方法，例如PID、模糊控制、神经网络控制等。
通过制定合理的电流/电压控制策略，可以快速准确地实现对电力电子系统的控制，从而实现系统的稳定运行。
二、MATLAB在电力电子仿真中的优势1. 操作简单MATLAB是一种运算速度非常快、操作简单的软件。
通过五芯化的界面、丰富的工具箱、可视化工具等，用户可以快速地实现电力电子系统的仿真、设计与优化。
2. 精度高MATLAB可以进行高精度的计算和仿真，能够更快、更准确地分析电力电子系统的各种特性。
MATLAB在信号与系统课程中的仿真应用研究
８ ６
信息 系统工 翟 Ｊ２ １． ０ ０１ ４２
ＴＣ Ｎ Ｌ Ｇ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ
技 术应 用
；
间和时间信号 的卷积运算。下 面以连续时间信号卷 积积
分为例。
图３
块 ，包括连续系统、离散 系统 、连续到离散的转化 、数 学运算 、信号源等 。 这 里还 以前 面２ １ ．中的系统 为例 ，我们也 可以通过 Ｓｍｕｉ 来实现其零状态响应和阶跃 响应 。系统微分方 ｉ ｌｋ ｎ
术 ． ０ （） ２ ２５ ． ０
（ 者 单位 ：长庆 油 田通 信 处） 作
图 １ ｗＤ ｃ Ｍ环 型应用
８ ８
信 息系 统工 程 ｌ２ １．．０ ０ １４２
础课 ，这 门课 程以高等数学 、工程数学及 电路分析等课
程为基础 ，同时又是后继课程如数字信号处理、通信原 理以及研究生教材中的现代数字信号处理等专业课程的
基础。
ｙ＝ ． ｙ ； ｔ ｃ怫 ｊｉ ｐｏ（ｙ， ） ｇｉ ｎ ｌｔ ，ｔｋ ； ｒ ｏ ； ｔ ｄ
本课程教学的一个难点是如何帮助学生理解与掌握 课程 中的基本概念 、基本原理 、基本分析方法以及培养
Ｈ
ｎ 的整个光纤传输 窗 口上 ，以较宽的波长 间隔进行波 ｍ 分复用 。由于波长 间隔宽 、传输距离短 ，Ｃ Ｍ 无 须 ＷＤ
选择价格昂贵的高波长稳定度和高色散容 限的激光器 ， 大幅度降低了激光器的成本 ，如图 ｌ 所示 。
［ ２ 潘三 明， 畹仪 ． 波分 复 用技 术及 其应 用 Ｕ ． Ｊ 顾 粗 １ 中国数据 通
利用 Ｓｍ ｌ ｋ ｉ ｕｉ 实现零状态 响应 的波形 的模块如下 图 ｎ ４ 所示 。修改ＭＦ 模块设置 函数 为ｅｐ．） ｘ（ 。 ｕ
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。
利用matlab进行仿真的案例
利用matlab进行仿真的案例利用Matlab进行仿真可以涉及多个领域的案例，下面列举10个案例：1. 汽车碰撞仿真：利用Matlab中的物理仿真库，可以模拟汽车碰撞的过程，分析碰撞时车辆的变形、撞击力等参数。
可以根据不同的碰撞角度和速度，评估不同碰撞条件下的安全性能。
2. 电力系统仿真：利用Matlab中的电力系统仿真工具，可以模拟电力系统的运行情况，包括电压、电流、功率等参数的变化。
可以用于分析电力系统的稳定性、短路故障等问题，并进行相应的优化设计。
3. 通信系统仿真：利用Matlab中的通信系统仿真工具箱，可以模拟无线通信系统的传输过程，包括信号的发送、接收、调制解调等环节。
可以用于评估不同调制方式、编码方式等对通信系统性能的影响。
4. 智能控制仿真：利用Matlab中的控制系统仿真工具，可以模拟各种控制系统的运行情况，包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
可以用于设计、优化和评估各种控制算法的性能。
5. 雷达系统仿真：利用Matlab中的雷达仿真工具，可以模拟雷达系统的工作原理和性能，包括发射、接收、信号处理等过程。
可以用于评估雷达系统的探测能力、跟踪精度等指标，并进行系统参数的优化设计。
6. 气候变化模拟：利用Matlab中的气候模型，可以模拟气候系统的变化过程，包括温度、降水、风速等参数的变化。
可以用于研究气候变化对生态环境、农业生产等方面的影响，以及制定相应的应对策略。
7. 人体生理仿真：利用Matlab中的生理仿真工具箱，可以模拟人体的生理过程，包括心血管系统、呼吸系统、神经系统等。
可以用于研究不同疾病、药物对人体的影响，以及评估各种治疗方案的效果。
8. 金融市场仿真：利用Matlab中的金融工具箱，可以模拟金融市场的价格变化过程，包括股票、期货、汇率等。
可以用于研究不同投资策略、风险管理方法等对投资收益的影响，并进行相应的决策分析。
9. 电子器件仿真：利用Matlab中的电子器件仿真工具，可以模拟各种电子器件的工作原理和性能，包括二极管、晶体管、集成电路等。
浅析Matlab在电力仿真的研究应用
个可控 制信号， 根据仿真结果来看 ， 输出电压波形和该控制信号波形
２ ． ２可 控 电 源 与普 通 电 源 的 比较
确的结论。同时用雷电冲击仿真实验作为实例 ， 对 于可控电源的非 线性 应用做 了详细地介绍 ， 而根据仿真结果来看 ， 效果是令人满意的。该实 例充分证 明， 可控 电源在 电力系统和 电力电子仿真 、 模型模拟中可以用 作非线性 电源 。
２ ０ １ ３ 年第 ２ Ｏ期
电子技术论坛
浅析 Ｍ ａ ｔ Ｉ ａ ｂ在 电力仿 真 的研 究应 用
●翟津龙 张 帅
当前，我国电力系统进入 了大电网、超 高压 、大机 组、远距离输 电
型仿真结果进行 放大 ， 就可以发现电源波在早期 时有一定规模 的小频震
荡。 三、建立起仿真模 型，通过做雷击试验来建立冲击仿真模型库
比较结果 ， 对于可控电源的可靠性 和可替代一般 电源的特点 ，给出了准
致 的，可以和普通 电源一样直 接连接在仿真模型 电路 中。其 中的 “ ＋ ” 端 口相 当于电源 的正极 ，而 “ 一” 端 口相当于电源 的负极 。 但 这样 的连
接是 没有 电信 号的 ，需要在 可控电源的特殊 端 口处 ，即 … Ｓ’端 口输 入
、
Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ在 电力系统仿真领域中的应用。
基于负荷元件构成及特性和配电网络的 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ建模技术 ，基于实 际测量数据和特殊负荷模型参数辨识软件 ， 对 国家 电网公司所属五大区 域 电网的 １ ７ ０ ０ 个 负荷点特性进行 了普查 和详细调查 ，建立 了我 国负荷 特性和 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 模 型参数库 ，为电网的仿 真计算提供 了技术依据 。 １ ． １ 实 际工程 中的电源不可 能是理想 的交流或直流 电，电源经常会 出现波动或突变 ，而这种波动或突变在有些情况下是不能被忽略的。
基于matlab的控制系统仿真及应用
基于matlab的控制系统仿真及应用控制系统是现代工程领域中一个非常重要的研究方向，它涉及到自动化、机械、电子、信息等多个学科的知识。
而在控制系统的设计和优化过程中，仿真技术起着至关重要的作用。
Matlab作为一种功能强大的工程计算软件，被广泛应用于控制系统仿真和设计中。
在Matlab中，我们可以通过编写代码来建立各种控制系统的模型，并进行仿真分析。
通过Matlab提供的仿真工具，我们可以方便地对控制系统的性能进行评估，优化控制器的参数，甚至设计复杂的控制策略。
控制系统仿真的过程通常包括以下几个步骤：首先，建立控制系统的数学模型，描述系统的动态特性；然后，在Matlab中编写代码，将系统模型转化为仿真模型；接着，设定仿真参数，如控制器的参数、输入信号的形式等；最后，进行仿真运行，并分析仿真结果，评估系统的性能。
控制系统仿真可以帮助工程师快速验证设计方案的可行性，节约成本和时间。
在实际应用中，控制系统仿真可以用于飞行器、汽车、机器人等各种设备的设计和优化，以及工业生产过程的控制和监测。
除了在工程领域中的应用，控制系统仿真还可以帮助学生深入理解控制理论，加深对系统动态特性的认识。
通过在Matlab中搭建控制系统的仿真模型，学生可以直观地感受到控制器参数对系统响应的影响，从而更好地掌握控制系统设计的方法和技巧。
总的来说，基于Matlab的控制系统仿真是一个非常强大和实用的工具，它为控制系统的设计和优化提供了便利，也为学生的学习提供了帮助。
随着科技的不断发展，控制系统仿真技术也将不断完善和拓展，为工程领域的发展带来更多的可能性和机遇。
Matlab作为控制系统仿真的重要工具，将继续发挥着重要作用，推动控制领域的进步和创新。
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图 6 RLC 串联电路相量图和正弦波形图
图的例子。该示例实现的功能是根据用户在参数 编辑栏( 图中右侧 R、XL、XC) 输入的数据, 当用 户按/ 相量图0 按钮时, 显示出 RLC 串联电路的相 量图, 并在左下列表栏显示 u 与 i 的相位差 U的值; 当用户按/ 正弦波形0 按钮时, 显示 RLC 串联电路 的 u 、i 、ur 、ul 、uc 的正弦波形, 并在左下栏列表框 中显示 u 与 i 的相位差 U的值、uc 与i 的相位差 Uc、 ul 与 I 的相位差 Ul 的值以及 I 、Ur 、Uc、Ul 的值 ( 如图 7) 。相量图和正弦波形图中以不同的颜色区 分 R、L、C 的电压和电流。MTALAB 外部程序接 口包含 MATLAB 编译器( Compiler ) , 它在 MAT2 LAB 环境下运行, 可以将 M 文件转化为 C、C+ + 、 P 等各种不同类型的源代码, 并在此基础上根据需 求生成 MEX 文件、独立可执行应用程序( st andalone applicat ions) 、S 函数等文件类型, 极大提高程 序的运行速度和代码执行效率。尤其是独立可执 行 应用 程序可以 完全脱离 MAT LAB环 境独立 运
设计窗口右侧窗口区域就是设计区, 双击设计 区, 可以得到图形对象的属性编辑器, 用户通过修 改其中的内容来改变生成界面的属性。如界面的 大 小、颜 色、标 题 栏 名 称 等。 常 用 的 属 性 有 MenuBar、Name、NumberT it le、Unit s、Posit ion、 T oolbar、Visible 等。
图 1 电路图
图 5 VR、VC 的波形图
图 2 电力系统模 块集连接的完整仿真框图
下面再看一个暂态分析的例子。如图 3 所示
图 3 暂态分析例子
将需要的波形放大观察, 从示波器显示的 VR 波形 可以看到它在 t = 0. 1s 以前值为 0, t = 0. 1s 从 12 ~ 12. 5V 开始衰减, 符合理论计算 S2 闭合后电压 uR = 12. 14e- 10( t- 0. 1) V 的结果。而从示波器上观
0 引言
MATLAB 是一套数值分析软件, 可以实现数 值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、 信号处理、图像处理等若干领域的计算和图形显示 功能。自 上世 纪 80 年 代 MathWorks 公 司 推出 MATLAB, 经过十几年的发展, 它已经成为国际上 最流行的科学与工程计算的软件工具和具有广泛 应用前景的计算机高级编程语言。MAT LAB 语言 以复数钜阵作为基本编程单元, 具有强大的数值计 算功能、图形表达功能及可视化的仿真环境, 并且 简单易学、具可扩展性。另外 MATLAB 还提供了 图形 用户界 面设计与 开发功 能。应 用 MAT LAB 编写的程序还可以经过 编译, 形成 独立可执行程 序, 脱离 MAT LAB 环境运行。
电力系统模块中也提供了功率电子系统仿真 的功能, Power Elect ronics 图标下的子模块集提供
# 76 #
ht t p: // ZZHD. chinajournal. net. cn E2mail: ZZHD@chinajournal. net . cn 5 机械制造与自动化6
# 电气 技术 与自 动化#
择所需元件, 通过简单的鼠标拖放、连线和双击元 件设定元件参数等操作, 就可以组成仿真框图。它 实际上是提供了一种类似电路建模的方式进行模 型绘制, 在仿真前将自动变化成状态系统方程描述 的系统形式, 然 后才能在 Simulink 下进行仿真分 析。
112 电路的仿真
如图 1 所示的电路中, 需要求电阻 R 上的电 流I 。图 2 为应用 AT LAB6. 1/ Simulink4. 1 中的电 力系统模块集所连接的完整仿真框图, 其中的数字 显示模块显示了运行结果 I = - 1A, 这与应用戴 维宁定理计算的结果相同。
电工学是一门非电专业的技术基础课, 它详尽 地阐述了电工技术的基本理论、基本定律、基本概 念及基本分析方法和理论的实际应用。其中存在 许多数值计算问题和解析求解问题。在电工学课
程中应用 MATLAB, 可以提高教学效率及教学水 平, 增强学生对理论概念和方法的理解掌握。
1 电力 系统 模块 集 ( Power System Block set )
谢捷如, MATLAB 仿真技术的研究及应用
了二极管( Diode) 、晶闸管模块( Thyristor) 、可关断 可控硅( GTO) 、场效应管( MOSFET) 、绝缘栅二极 管( IGBT) 等模块。这里就不详细叙述了。
2 MAT LAB 图形用户界面( GU I) 设 计技术
这里还有另外一种方法, 可能更适合教师在课 堂教学中使用, 就是利用 MATLAB 提供的图形用 户界面设计技术。
图 4 电力模块系统仿真框图
中的电力模块系统所设计的仿真框图。模块 V1 测 量电容 C 两端的电压, 模块 V 测量电阻 R 两端的 电压, 两模块输出接一个双坐标 轴示波器, uc = VC, uR = VR。示波器将 VR、VC 的波 形显示出 来( 如图 5 所示) 。通过示波器上的放大按钮, 可以
Machi ne Bui ldi ng & Au tomati on , Oct 2002 , ( 5 ) : 75278
求值的字符串, 在该控件对象被选中或改变时, 系 统将自动对之求值。一般经常调用函数, 所以也称 回调函数。
设计图形用户界面的一般过程包括如下几步: 第一步通常最好预先在纸上设计好自己的图 形用户界面示意图。 第二步布 置 GU I: 在 MATLAB 提 供的 GUI 设计窗口中, 按照第一步的示 意图放置所需 的控 件、坐标轴。 第三步编写 GUI 程序: 编写控件的回调函数 ( M 文件) 。 如果需要用到菜单, 再进行以下步骤。 第四步将所需菜单加到图形用户界面的适当 位置。 第五步为菜单编写回调函数( M 文件) 。 图 6 是一个 RLC 串联电路相量图和正弦波形
收稿日期: 2002206218 作者简介: 谢捷如( 19682 ) , 女( 汉族) , 广东人, 硕士研究生。
Machi ne Bui ldi ng & Au tomati on , Oct 2002 , ( 5 ) : 75278
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# 电气 技术 与自 动化#
谢捷如, MATLAB 仿真技术的研究及应用
察 VC 的波形, 可以看到在 t = 0. 1s 后波形有所变 化, 这是因为 t = 0~ 0. 1s 时, uc = 20( 1- e- 5 t ) V; 而从 t = 0. 1s 开始 uc = 20( 1- e- 5t ) V。
也可以通过设定仿真参数中的变量返回, 将可 以在 MAT LAB 的工作空间调用仿真的数据, 通过 编程对之进行所希望作的数据分析以及利用仿真 数据画图。
的电路中, U = 20V, C = 4LF , R1 = R = 50k8 , 在 t = 0s 时闭合 S1, 在 t = 0. 1s 时闭合 S2。设 uc = ( 0 ) = 0, 求电容上的电压 uc 以及R 上的电压 uR。图 4 所示为应用 MAT LAB6. 1/ Simulink4. 1
左侧 工具 栏 是 Push Butt on、Toggle But ton、 Radio Butt on、CheckBox、Edit T ext 、St atic Text 、 Slide、F rame、List Box、Popup Menu 等控件 对象及 Axes 坐标轴对象。从中选择 一个对象, 可以通过 鼠标拖放在设计区生成该对象。在创建图形对象 后, 通过双击该对象, 就可以得到它的属性编辑器, 同样通过修改其中的内容来改变该控件对象的属 性。如显示的字符、大小、位置等。常用的属性有 U nits、Position、String、CallBack、Enable、Cdata、 T ag、Interruptable 等。其中 CallBack 属性 是图形 用户界面设计中最重要的属性, 它是连接程序界面 整个程序系统的功能。它的值应该是一个可直接
The Slation
XIE Jie2ru ( College of Automation Engineering, Nanjing Universit y of Aeronaut ics and Ast ronaut ics, JS Nanjing 210016, China) Abstr act: F irst ly, this paper describes t he met hods of using Power Syst em Blockset of MAT LAB6. 1/ Simulink4. 1 briefly, and present s several examples to explain t he application in electrot echnics. Secondly, it describes Graphical User Interfaces ( GUI) of MATLAB briefly and gives the general steps of designing GUI, and present s a example in elect rot echnics. At last , it describes MAT LAB Compiler briefly. Key words: MATLAB; graphical user int erfaces; elect rot echnician; simulat ion