控制系统仿真课程设计报告徐彬

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MATLABSimulink与控制系统仿真实验报告

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G(s)10。

用Simulink建立该s23s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Y(s)G(s)s50。

用Simulink建其中G(s)2X(s)1G(s)2s3s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20，而且前向通道有一个[-，]的限幅环节，图中用N 表G(s)s12s20s示，反馈通道的增益为，系统为负反馈，阶跃输入经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。

1题1、利用Simulink的Library窗口中的【File】→【New】，打开一个新的模型窗口。

分别从信号源库、输出方式库、数学运算库、连续系统库中，用鼠标把阶跃信号发生器、示波器、传递函数和相加器4个标准功能模块选中，并将其拖至模型窗口。

控制系统仿真实验报告Word版

控制系统仿真实验报告班级：测控1402班姓名：王玮学号：14050402072018年01月实验一经典的连续系统仿真建模方法一实验目的:1 了解和掌握利用仿真技术对控制系统进行分析的原理和步骤。

2 掌握机理分析建模方法。

3 深入理解阶常微分方程组数值积分解法的原理和程序结构，学习用Matlab编写数值积分法仿真程序。

4 掌握和理解四阶Runge-Kutta法，加深理解仿真步长与算法稳定性的关系。

二实验内容:1. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对非线性模型（3）式进行仿真。

（1）将阀位u 增大10％和减小10％，观察响应曲线的形状;（2）研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定？（3）利用 MATLAB 中的ode45()函数进行求解，比较与（1）中的仿真结果有何区别。

2. 编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真（1）将阀位增大10％和减小10％，观察响应曲线的形状;（2）研究仿真步长对稳定性的影响，仿真步长取多大时RK4 算法变得不稳定？（4）阀位增大10％和减小10％，利用MATLAB 中的ode45()函数进行求解阶跃响应，比较与（1）中的仿真结果有何区别。

三程序代码:龙格库塔:%RK4文件clccloseH=[1.2,1.4]';u=0.55; h=1;TT=[];XX=[];for i=1:h:200k1=f(H,u);k2=f(H+h*k1/2,u);k3=f(H+h*k2/2,u);k4=f(H+h*k3,u);H=H+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;TT=[TT i];XX=[XX H];end;hold onplot(TT,XX(1,:),'--',TT,XX(2,:));xlabel('time')ylabel('H')gtext('H1')gtext('H2')hold on水箱模型:function dH=f(H,u)k=0.2;u=0.5;Qd=0.15;A=2;a1=0.20412;a2=0.21129;dH=zeros(2,1);dH(1)=1/A*(k*u+Qd-a1*sqrt(H(1)));dH(2)=1/A*(a1*sqrt(H(1))-a2*sqrt(H(2)));2编写四阶 Runge_Kutta 公式的计算程序，对线性状态方程（18）式进行仿真：1 阀值u对仿真结果的影响U=0.45;h=1; U=0.5;h=1;U=0.55;h=1;2 步长h对仿真结果的影响:U=0.5;h=5; U=0.5;h=20;U=0.5;h=39 U=0.5;h=50由以上结果知,仿真步长越大,仿真结果越不稳定。

控制系统数字仿真实验报告

1.脚本m文件vdp.m
function dy = vdp(t,y)
dy=[y-2*t/y];
end
2.脚本m文件ode.m
[t,y]=ode45('vdp',[0 1],1);
plot(t,y);
xlabel('t');
ylabel('y');
3.运行
（二）试用四阶RK法编程求解下列微分方程初值问题。仿真时间2s，取步长h=0.1。
type=i;
[sysc,Kp,Ti,Td]=pidmargin(sys,type);
sysopen=sysc*sys;
sysclose=feedback(sysopen,1);
sysgroup=append(sysgroup,sysclose);
end
clf
for i=1:4
subplot(2,2,i)
Ti=0.5*Tcr
Td=0.12*Tcr
sysc=Kp*(1+tf(1,[Ti,0])+tf([Td 0],1));
end
end
编写脚本m文件：
clf
sys=tf([500 5000],[1 33 337 1775 4950 5000]);
sysgroup=feedback(sys,1);
for i=1:3
实验三PID控制器设计
一、实验目的
1.了解PID控制原理，掌握相应PID控制器设计仿真程序的应用；
2.掌握计算机辅助系统瞬态性能指标的计算；
3.掌握计算机辅助系统频率性能分析；
二、实验环境
网络计算机系统，MATLAB语言环境
三、实验内容
1.已知如图所示单位反馈系统

控制系统仿真课程设计报告

控制系统仿真课程设计（2011级）题目控制系统仿真课程设计学院自动化专业自动化班级学号学生姓名指导教师王永忠/刘伟峰完成日期2014年6月控制系统仿真课程设计一———交流异步电机动态仿真一设计目的1．了解交流异步电机的原理，组成及各主要单元部件的原理。

2. 设计交流异步电机动态结构系统；3．掌握交流异步电机调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。

二设计及Matlab 仿真过程异步电机工作在额定电压和额定频率下，仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。

仿真电动机参数如下：1.85,2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===，20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =⋅===，此外，中间需要计算的参数如下：21ms r L L L σ=-，r r r L T R =，222s r r m t rR L R L R L +=，10N m TL =⋅。

αβ坐标系状态方程：其中，状态变量：输入变量：电磁转矩：2p m p s r s Lr d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r mm m s r r s s 2r r r rd d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαασψωψ+=+-+22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββσψωψ+=--+[ ]Tr r s s X i i αβαβωψψ=[ ]Ts s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n LT i i L βααβψψ=-图00 打开simulink仿真程序图01打开库按钮图3 异步电机simulink结构图封装图4 带3相输入的异步电机框图图5. 3/2转换子系统图6. 2/3转换子系统注意：1）图5，6中标注的三角形增益为矩阵增益，假设输入为U,增益为矩阵C，那么，增益(Gain)环节的设置如下：图6. 增益环节设置2）UA电流输入设置如下：图7. 正弦电流参数设置3）仿真参数设置：如下系统输入：步骤1：打开simulink仿真程序。

《MATLAB与控制系统仿真》实验报告

《MATLAB与控制系统仿真》实验报告一、实验目的本实验旨在通过MATLAB软件进行控制系统的仿真，并通过仿真结果分析控制系统的性能。

二、实验器材1.计算机2.MATLAB软件三、实验内容1.搭建控制系统模型在MATLAB软件中，通过使用控制系统工具箱，我们可以搭建不同类型的控制系统模型。

本实验中我们选择了一个简单的比例控制系统模型。

2.设定输入信号我们需要为控制系统提供输入信号进行仿真。

在MATLAB中，我们可以使用信号工具箱来产生不同类型的信号。

本实验中，我们选择了一个阶跃信号作为输入信号。

3.运行仿真通过设置模型参数、输入信号以及仿真时间等相关参数后，我们可以运行仿真。

MATLAB会根据系统模型和输入信号产生输出信号，并显示在仿真界面上。

4.分析控制系统性能根据仿真结果，我们可以对控制系统的性能进行分析。

常见的性能指标包括系统的稳态误差、超调量、响应时间等。

四、实验步骤1. 打开MATLAB软件，并在命令窗口中输入“controlSystemDesigner”命令，打开控制系统工具箱。

2.在控制系统工具箱中选择比例控制器模型，并设置相应的增益参数。

3.在信号工具箱中选择阶跃信号，并设置相应的幅值和起始时间。

4.在仿真界面中设置仿真时间，并点击运行按钮，开始仿真。

5.根据仿真结果，分析控制系统的性能指标，并记录下相应的数值，并根据数值进行分析和讨论。

五、实验结果与分析根据运行仿真获得的结果，我们可以得到控制系统的输出信号曲线。

通过观察输出信号的稳态值、超调量、响应时间等性能指标，我们可以对控制系统的性能进行分析和评价。

六、实验总结通过本次实验，我们学习了如何使用MATLAB软件进行控制系统仿真，并提取控制系统的性能指标。

通过实验，我们可以更加直观地理解控制系统的工作原理，为控制系统设计和分析提供了重要的工具和思路。

七、实验心得通过本次实验，我深刻理解了控制系统仿真的重要性和必要性。

MATLAB软件提供了强大的仿真工具和功能，能够帮助我们更好地理解和分析控制系统的性能。

控制系统仿真课程设计报告徐彬

控制系统仿真课程设计（2009级）题目控制系统仿真课程设计学院自动化专业自动化班级自动化2班学号09061934学生姓名徐彬指导教师葛泉波/徐晓滨完成日期2012年6月控制系统仿真课程设计本课程设计的目的着重于对智能模糊控制算法的设计、洗衣机模糊控制系统的设计以及模糊控制MATLAB仿真。

通过本课程设计的实践，掌握智能自动控制系统工程设计的基本方法和工具。

一设计内容传统的控制系统分析与设计大多依赖于被控对象的精确数学模型，如传递函数或状态方程。

但许多实际系统和过程都比较复杂，例如工业过程的被控对象具有非线性、时变、大延迟等特性，很难建立精确的数学模型和设计出合适的控制器。

然而这些过程系统由熟练操作工来操作或控制却往往能达到较好的工作状态，其操作（控制）规则常常以模糊的形式体现在控制人员的经验中。

模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control），又称模糊控制（Fuzzy Control），是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一类计算机控制策略，模糊控制是一种非线性控制。

下图给出了一个模糊控制系统的基本结构，由图可知模糊控制器由模糊化、知识库、模糊推理和清晰化（或称去模糊化）四个功能模块组成图1 模糊控制系统要求设计一个洗衣机洗衣时间模糊控制算法。

首先，光学传感器会射出一道穿过水的光线并计算有多少光线到达了另一端。

水越脏，到达的光线越少。

然后，光学传感器要辨别脏物是污泥还是油脂，污泥是很快能洗干净的。

如果光的读数快速到达最小值的话，则脏物是污泥；如果下降较慢的话，则脏物是油脂；如果曲线斜率介于上述两斜率之间，则脏物是污泥油脂混合物。

洗衣机还有一个负载传感器，它能感知衣物的重量。

很明显，衣物量越大，所需的洗衣时间也就越长。

将以上的启发式规则用几条IF-THEN模糊规则进行概括，然后再根据这些模糊规则构造模糊系统，调节洗衣机的洗涤时间。

以洗衣机洗涤时间为控制目的的模糊控制系统设计，其实质是一个开环决策过程。

模拟电梯控制系统设计论文徐斌

模拟电梯控制系统设计摘要单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ），是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。

其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备，它是建筑中的永久垂直交通工具。

本论文选择AT89S51为核心控制元件，设计了一个八层电梯系统，使用单片机汇编语言进行编程，实现运送乘客到任意楼层，并且显示电梯的楼层和上下行。

利用单片机控制电梯有成本低，通用性强，灵活性大及易于实现复杂控制等优点。

关键词单片机电梯控制AbstractMicrocontroller that microcomputer (Single-Chip Microcomputer) gathering CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. 51 various SCM SCM is the most typical and most representative of a widely used in various fields. Elevator is the application of the principle set machinery, electrical control technology, microprocessor technology, systems engineering and other technical disciplines and branches of the integration of mechanical and electrical equipment, which is building a permanent vertical transport.This paper choice AT89S51 control of the core components, designed a new 8 storey lift systems, using single-chip assembly language programming, transporting passengers arrived a floor, it also shows the elevator floor and downlink. SCM control elevators low cost, versatility, flexibility and ease of large complex control advantagesKeyboards Single-Chip Microcomputer Elevator control目录引言 (1)第一章单片机概述 (2)1.1单片机简介 (2)1.2单片机的特点 (3)1.3单片机的应用领域 (4)1.4单片机的发展趋势 (5)1.5单片机的主要生产厂家和机型 (6)第二章硬件系统实现 (7)2.1功能模块图 (7)2.2各功能模块介绍 ................................................................................. 错误！未定义书签。

控制系统课程设计报告--- 控制系统设计与仿真

本科课程设计报告目录控制系统课程设计报告 (1)课程设计题目 (3)实验设备 (3)实验目的 (3)实验背景 (3)实验内容 (3)任务一： (3)了解MATLAB的使用环境，掌握基本的MATLAB编程语法和语句 (3)任务二： (5)了解Simulink的使用环境，掌握Simulink的模块化编程步骤 (5)任务三: (5)对所有过程控制系统对象进行分析，分析所有参数的变化情况 (5)1.一阶系统 (6)2.二阶系统 (7)3.多阶系统 (9)任务四-六: (10)单回路控制系统仿真，PID控制原理，PID参数对控制系统性能的影响 (10)1.被控对象特性在系统中的仿真分析研究 (10)2.执行器在系统中的仿真分析研究 (12)3.控制器特性在系统中的仿真分析研究 (13)4.变送器特性在系统中的仿真分析研究 (15)任务七-八: (17)根轨迹法的基本原理；根轨迹的绘制方法、增益的选择、稳态误差的消除措施 (17)1.根轨迹理论的仿真分析 (17)2.减小消除稳态误差的措施 (18)任务九-十一: (21)频域响应法的基本原理；Bode图的绘制、带宽频率的选择；频率法校正 (21)1.利用伯德图观察幅频与相频特性 (21)2.基于bode图对系统相关指标分析 (22)任务十二-十四: (25)串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统设计，与单回路比较 (25)1.串级控制系统 (25)2.前馈控制系统 (26)3.比值控制系统 (28)任务十五： (29)数字PID控制算法的实验研究 (29)实验总结 (29)参考文献 (29)课程设计题目: 控制系统设计与仿真实验设备:含有MATLAB R2008a 的HP计算机一台.实验目的:通过实验，深入了解MATLAB矩阵实验室的操作，simulink仿真的使用以及各种控制系统的特性，从而为接下来的实体实验打下坚实的基础．有利于学习通过仿真对不能很轻易实现的实验进行分析研究，理解仿真与实际实验的密切关系．实验背景：一学期的自动控制原理课程修习；一学期的过程控制课程修习；一学期的控制系统设计与仿真课程修习；简单的MA TLAB程序应用．实验内容：任务一：了解MATLAB的使用环境，掌握基本的MATLAB编程语法和语句；MATLAB简介:MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

控制系统仿真实验报告书

一、实验目的1. 掌握控制系统仿真的基本原理和方法；2. 熟练运用MATLAB/Simulink软件进行控制系统建模与仿真；3. 分析控制系统性能，优化控制策略。

二、实验内容1. 建立控制系统模型2. 进行仿真实验3. 分析仿真结果4. 优化控制策略三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 软件环境：MATLAB R2020a、Simulink3. 硬件环境：个人电脑一台四、实验过程1. 建立控制系统模型以一个典型的PID控制系统为例，建立其Simulink模型。

首先，创建一个新的Simulink模型，然后添加以下模块：（1）输入模块：添加一个阶跃信号源，表示系统的输入信号；（2）被控对象：添加一个传递函数模块，表示系统的被控对象；（3）控制器：添加一个PID控制器模块，表示系统的控制器；（4）输出模块：添加一个示波器模块，用于观察系统的输出信号。

2. 进行仿真实验（1）设置仿真参数：在仿真参数设置对话框中，设置仿真时间、步长等参数；（2）运行仿真：点击“开始仿真”按钮，运行仿真实验；（3）观察仿真结果：在示波器模块中，观察系统的输出信号，分析系统性能。

3. 分析仿真结果根据仿真结果，分析以下内容：（1）系统稳定性：通过观察系统的输出信号，判断系统是否稳定；（2）响应速度：分析系统对输入信号的响应速度，评估系统的快速性；（3）超调量：分析系统超调量，评估系统的平稳性；（4）调节时间：分析系统调节时间，评估系统的动态性能。

4. 优化控制策略根据仿真结果，对PID控制器的参数进行调整，以优化系统性能。

调整方法如下：（1）调整比例系数Kp：增大Kp，提高系统的快速性，但可能导致超调量增大；（2）调整积分系数Ki：增大Ki，提高系统的平稳性，但可能导致调节时间延长；（3）调整微分系数Kd：增大Kd，提高系统的快速性，但可能导致系统稳定性下降。

五、实验结果与分析1. 系统稳定性：经过仿真实验，发现该PID控制系统在调整参数后，具有良好的稳定性。

控制系统仿真与设计课程设计报告

《控制系统仿真与设计》课程设计报告一、目录摘要 (3)一、概述 (3)二、设计任务与要求 (4)2.1 设计任务 (4)2.2 设计要求 (4)三、理论设计 (5)3.1 方案论证 (5)3.2 系统设计 (6)3.2.1 电流调节器设计 (6)3.2.2 速度调节器设计 (9)四、系统建模及仿真实验 (11)4.1 MATLAB 仿真软件介绍 (11)4.2 仿真建模 (12)4.3 仿真实验 (12)五、总结与体会 (15)参考文献 (15)摘要在直流双闭环调速系统教学中, 电流环和转速环参数的简化计算是教学关键环节, 文章针对某双闭环直流调速系统, 进行了参数的详细计算和电流环和转速环的设计, 并采用MA TL AB /SI MULI NK对实际系统进行了仿真, 给出了起动过程中的电枢电流和转速变化的波形, 并对结果进行了分析。

结果表明在实验中引入MA TLAB /SI MULI NK仿真是对实际实验的良好补充, 能够加深学生对实验的认识。

关键词：MATLAB；直流调速；双闭环；转速调节器；电流调节器；干扰一、概述直流电动机具有调速性能好，起动转矩大，易于在大范围内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有及其重要的地位。

随着电力技术的发展，特别是在大功率电力电子器件问世以后，直流电动机拖动将有逐步被交流电动机拖动所取代的趋势，但在中、小功率的场合，常采用永磁直流电动机，只需对电枢回路进行控制，相对比较简单。

特别是在高精度位置伺服控制系统、在调速性能要求高或要求大转矩的场所，直流电动机仍然被广泛采用[2]，直流调速控制系统中最典型一种调速系统就是速度、电流双闭调速系统。

直流调速系统的设计要完成开环调速、单闭环调速、双闭环调速等过程，需要观察比较多的性能，再加上计算参数较多，往往难以如意。

如在设计过程中使用Matlab中的SimuLink实用工具来辅助设计，由于它可以构建被控系统的动态模型，直观迅速观察各点波形，因此调速系统性能的完善可以通过反复修改其动态模型来完成，而不必对实物模型进行反复拆装调试[4]。

控制系统设计与仿真课设计报告

《控制系统设计与仿真》课程设计报告目录摘要 (1)一、概述 (2)二、设计任务与要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)三、理论设计 (3)3.1 双闭环调速系统总设计 (3)3.2 设计电流调节器 (5)3.2.1.2 确定时间常数 (5)3.2.1.3 选择电流调节器的结构 (5)3.2.1.4 校验近似条件 (5)3.2.1.5 计算调节器电阻和电容 (6)3.3 速度环设计 (6)3.3.1 确定时间常数 (7)3.3.2 选择转速调节器结构 (7)3.2.2.3 检验近似条件 (7)3.2.2.4 计算调节器电阻和电容 (7)3.2.2.5 校核转速超调量 (7)四、系统建模及仿真实验 (8)4.1 MATLAB 仿真软件介绍 (8)4.2 仿真建模及实验 (8)4.2.1 单闭环仿真实验 (8)4.2.2 电流环仿真实验 (10)4.2.3 双闭环仿真实验 (10)4.2.4 反馈回路扰动仿真实验 (14)五、总结 (15)六、体会 (16)参考文献 (17).摘要从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。

双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等．给定信号为0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。

采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果。

电流环校正成典型I型系统。

为使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能，速度环设计成典型Ⅱ型系统。

根据转速、电流双闭环调速系统的设计方法，用MATLAB做了双闭环直流调速系统仿真综合调试，分析系统的动态性能，并进行校正，得出正确的仿真波形图。

本文还对实际中可能出现的各种干扰信号进行了仿真，另外本文还介绍了实物验证的一些情况。

关键词：MATLAB 直流调速双闭环转速调节器电流调节器干扰一、概述我们都知道，对于调速系统来说，闭环调速比开环调速具有更好的调速性能。

《MATLAB与控制系统仿真》实验报告

《MATLAB与控制系统仿真》实验报告实验报告：MATLAB与控制系统仿真引言在现代控制工程领域中，仿真是一种重要的评估和调试工具。

通过仿真技术，可以更加准确地分析和预测控制系统的行为和性能，从而优化系统设计和改进控制策略。

MATLAB是一种强大的数值计算软件，广泛应用于控制系统仿真。

实验目的本实验旨在掌握MATLAB在控制系统仿真中的应用，通过实践了解控制系统的建模与仿真方法，并分析系统的稳定性和性能指标。

实验内容1.建立系统模型首先，根据控制系统的实际情况，建立系统的数学模型。

通常，控制系统可以利用线性方程或差分方程进行建模。

本次实验以一个二阶控制系统为例，其传递函数为：G(s) = K / [s^2 + 2ζω_ns + ω_n^2]，其中，K表示放大比例，ζ表示阻尼比，ω_n表示自然频率。

2.进行系统仿真利用MATLAB软件，通过编写代码实现控制系统的仿真。

可以利用MATLAB提供的函数来定义传递函数，并通过调整参数来模拟不同的系统行为。

例如，可以利用step函数绘制控制系统的阶跃响应图像，或利用impulse函数绘制脉冲响应图像。

3.分析系统的稳定性与性能在仿真过程中，可以通过调整控制系统的参数来分析系统的稳定性和性能。

例如，可以改变放大比例K来观察系统的超调量和调整时间的变化。

通过观察控制系统的响应曲线，可以判断系统的稳定性，并计算出性能指标，如超调量、调整时间和稳态误差等。

实验结果与分析通过MATLAB的仿真，我们得到了控制系统的阶跃响应图像和脉冲响应图像。

通过观察阶跃响应曲线，我们可以得到控制系统的超调量和调整时间。

通过改变放大比例K的值，我们可以观察到超调量的变化趋势。

同时，通过观察脉冲响应曲线，我们还可以得到控制系统的稳态误差，并判断系统的稳定性。

根据实验结果分析，我们可以得出以下结论：1.控制系统的超调量随着放大比例K的增大而增大，但当K超过一定值后，超调量开始减小。

2.控制系统的调整时间随着放大比例K的增大而减小，即系统的响应速度加快。

控制系统仿真实验报告

控制系统仿真实验报告(总19页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除昆明理工大学电力工程学院学生实验报告实验课程名控制系统仿真实验称：开课实验室：计算中心2082015 年 6月 16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（2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压(1) I=Vs/(R1+R2)=2A , V1=I*R1 =6V , V2=I*R2=14V (2) I*R1+I*R2-Vs=0 , V1=I*R1 , V2=I*R2 ,=> I=2A,V1=6V,V2=14V.四、编写M 文件进行电路求解（1）M文件源程序（2）M文件求解结果（1）M文件源程序R1=3;R2=7;Vs=20;I=Vs/(R1+R2)V1=I*R1V2=Vs-V1（2）M文件求解结果I=2V1=6V2=14五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值电流I波形I=2A电压U1波形,U1=6V电压U2波形,U2=14V六、结果比较与分析根据M文件编程输入到matlab中，实验结果与理论计算结果一致。

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。

控制系统仿真课程设计报告

控制系统仿真课程设计指导书1、课设目的1. 加强对随动控制系统的认识，掌握工程设计的方法。

2. 通过对随动系统的单元,部件及系统的调试,提高实际技能,培养分析问题解决问题的能力。

3. 掌握应用计算机对系统进行仿真的方法。

4. 培养编制技术总结报告的能力。

2、控制对象130SZ02型直流电动机铭牌参数为Id=2.1AUd=220VP出=355WRs=5欧额定转速n=1500r/min额定转矩=23000克/厘米要求达到性能指标:D=10 S=+/-5%3、课设设计任务采用单相220V供电,设计采用电势反馈的可控硅直流调速系统。

其中包括:1.主电路设计2.触发电路的设计3.给定电压电路的设计4.电势反馈的设计5.保护装置的设计6.触发电路与主电路同步的设计7.整流装置内阻的测定8.测定触发器----整流装置的放大倍数4、设计要求4。

1设计计算1.系统方案论证,绘制电路原理图2.主电路元部件参数的选择与计算3.触发电路元部件参数的选择与计算4.保护装置元部件参数的选择与计算5.电流电压反馈电路的计算4．2设计实验1. 触发电路单元的调试2. 主电路调试3. 电流电压反馈环节的调试4. 整流装置内阻的测定5. 触发器----整流装置放大倍数的测定6. 系统开环调试并测定机械特性7. 系统闭环调试并测定机械特性8. 考虑到系统仿真所需参数的测定5、设计方案5．1总体的设计原理5．1．1整体设计框图要求：静差率S=+/-5%调速范围D=105．1．2被控对象被控对象:电动机(他励) n=(U-IdR)/CeΦ直流电动机有很好的调速特性，它被广泛地用于需要变速传动的各种场合。

1)调压调速：n趋近于U。

2)调励磁：因为是他励，所以励磁不变。

3)回路电流不可调原理图为:其机械特性图：S=ΔNed/N0*100%0 Ied5．1．3主电路设计电路系统主要采用的是单向桥式整流电路，所用器件是可控硅。

采用电压负反馈加上电流正反馈来控制主电路设计1、原理图：2、可控硅特点:实现了弱电对强电的控制.它有阳极A,阴极C,控制极G.导通条件: (1)A(+),C(-); (2)G(+), C(-)必须同时满足.注意:导通后G,C极电压和主电路就没关系了.关闭条件: A(-) C(+)3、保护装置:(1)电压保护：压敏电阻或硒堆。

控制系统仿真课程设计 (2)

控制系统仿真课程设计随着现代工程技术的不断发展，控制系统仿真技术在工程设计和开发中的应用越来越广泛。

控制系统仿真课程的设计，可以帮助学生了解控制系统在实际应用中的工作原理和运作方式，加深对理论知识的理解和掌握，提高工程实践技能。

课程设计目标本次课程设计的目标是通过使用Matlab/Simulink软件，模拟实际工业环境下的控制系统，并编写有效的控制算法，实现控制系统的稳定输出。

本课程设计旨在帮助学生了解控制系统的基本原理、建模方法、系统分析和控制设计等方面的知识，以及掌握Matlab/Simulink的基本使用方法。

课程设计内容实验一：基于控制系统的建模1.了解控制系统的基本概念和结构，掌握Matlab/Simulink的基本使用方法。

2.根据实际工业环境设计和建立模型，并进行仿真测试。

3.通过仿真结果分析控制系统的特性和性能，优化控制算法。

实验二：控制系统设计与模拟1.学习控制系统设计基本方法，了解PID算法的原理和应用。

2.根据建模结果进行系统设计，通过仿真测试并调整控制参数。

3.分析仿真结果，对控制系统性能进行评估，并优化算法实现。

实验三：传感器与控制系统的集成1.学习传感器的工作原理和使用方法，了解传感器与控制系统的集成技术。

2.设计包括传感器在内的控制系统，并进行仿真测试。

3.分析仿真结果，检测控制系统的稳定性、响应速度和精度等性能指标，优化算法设定并重新测试。

实验四：算法集成和性能测试1.掌握算法应用和参数搜索的技术方法。

2.完成控制算法的实现，并进行仿真测试比较。

3.通过性能比较结果，检测算法的稳定性、鲁棒性和响应速度等性能指标，优化算法实现。

课程设计要求1.学生需要组成小组，每组人数不超过4人。

2.每个小组需要按照课程内容要求，完成所有实验任务。

3.学生需要及时向指导教师汇报实验进展情况，并完成实验报告撰写和PPT演示制作。

4.课程设计时间不少于2个月，实验器材和软件由学校提供。

控制系统仿真实验报告

控制系统仿真实验报告一、实验目的本次控制系统仿真实验的主要目的是通过使用仿真软件对控制系统进行建模、分析和设计，深入理解控制系统的工作原理和性能特点，掌握控制系统的分析和设计方法，提高解决实际控制问题的能力。

二、实验设备与软件1、计算机一台2、 MATLAB 仿真软件三、实验原理控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的一个闭环系统。

其工作原理是通过传感器测量控制对象的输出，将其与期望的输出进行比较，得到误差信号，控制器根据误差信号产生控制信号，驱动控制对象，使系统的输出逐渐接近期望的输出。

在仿真实验中，我们使用数学模型来描述控制对象和控制器的动态特性。

常见的数学模型包括传递函数、状态空间方程等。

通过对这些数学模型进行数值求解，可以得到系统的输出响应，从而对系统的性能进行分析和评估。

四、实验内容1、一阶系统的仿真建立一阶系统的数学模型，如一阶惯性环节。

使用 MATLAB 绘制系统的单位阶跃响应曲线，分析系统的响应时间和稳态误差。

2、二阶系统的仿真建立二阶系统的数学模型，如典型的二阶振荡环节。

改变系统的阻尼比和自然频率，观察系统的阶跃响应曲线，分析系统的稳定性、超调量和调节时间。

3、控制器的设计与仿真设计比例控制器（P 控制器）、比例积分控制器（PI 控制器）和比例积分微分控制器（PID 控制器）。

对给定的控制系统，分别使用不同的控制器进行仿真，比较系统的性能指标，如稳态误差、响应速度等。

4、复杂控制系统的仿真建立包含多个环节的复杂控制系统模型，如串级控制系统、前馈控制系统等。

分析系统在不同输入信号下的响应，评估系统的控制效果。

五、实验步骤1、打开 MATLAB 软件，新建脚本文件。

2、根据实验内容，定义系统的数学模型和参数。

3、使用 MATLAB 中的函数，如 step(）函数绘制系统的阶跃响应曲线。

4、对响应曲线进行分析，计算系统的性能指标，如超调量、调节时间、稳态误差等。

5、设计控制器，修改系统模型，重新进行仿真，比较系统性能的改善情况。

控制系统仿真实验报告

控制系统仿真实验报告控制系统仿真实验报告引言控制系统是现代科学技术中的重要组成部分，广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天等领域。

为了验证和优化控制系统的设计方案，仿真实验成为一种重要的手段。

本篇文章将对控制系统仿真实验进行详细的报告和分析。

一、实验目的本次控制系统仿真实验旨在通过模拟真实的控制系统运行环境，验证控制系统的性能和稳定性。

具体目标包括：1. 验证控制系统的闭环性能，包括稳定性、响应速度和误差补偿能力。

2. 评估不同控制策略在系统性能上的差异，比较PID控制、模糊控制等算法的效果。

3. 优化控制系统的设计方案，提高系统的控制精度和鲁棒性。

二、实验装置和方法本次实验采用MATLAB/Simulink软件进行仿真。

通过搭建控制系统的数学模型，并设置不同的控制参数和输入信号，模拟真实的控制环境。

具体步骤如下：1. 建立控制系统的数学模型，包括被控对象、传感器、执行器等部分。

2. 设计不同的控制策略，如PID控制器、模糊控制器等，并设置相应的参数。

3. 设置输入信号，模拟系统的工作条件和外部干扰。

4. 运行仿真实验，记录系统的输出响应、误差曲线和稳定性指标。

5. 分析实验结果，对比不同控制策略的性能差异，优化控制系统的设计方案。

三、实验结果与分析通过多次仿真实验，我们得到了一系列实验结果，并进行了详细的分析。

以下是其中的一些重要发现：1. PID控制器在大部分情况下表现出良好的控制性能，能够实现较快的响应速度和较小的稳态误差。

然而，在某些复杂系统中，PID控制器可能存在过调和震荡的问题。

2. 模糊控制器在处理非线性系统时表现出较好的鲁棒性，能够适应不同工况下的控制要求。

但是，模糊控制器的设计和参数调整相对复杂，需要较多的经验和专业知识。

3. 对于一些特殊的控制系统，如高阶系统和时变系统，需要采用更为复杂的控制策略，如自适应控制、鲁棒控制等。

这些策略能够提高系统的鲁棒性和适应性，但也增加了控制系统的设计和调试难度。

控制系统仿真设计报告

《控制系统仿真设计》实习报告院、系(部)专业班级姓名学号指导老师·基于MATLAB 的PID 控制器设计设计题目：1. 应用Ziegler — Nichols 算法设计PID 控制器，实现系统的闭环稳定，并比较对各个系统的控制效果。

一、3)1s (1G (s)+=①对象：PID 控制器②控制指标：减小稳态误差，提高反应速度，有较低的超调量。

③PID 控制器设计：未校正的系统特性指标如下：输入：>> num=1;den=conv( [1,1],conv( [1,1],[1,1] ));Step(num,den);K=dcgain (num,den)得出：K =1根据图形，得出：L=1.9 T=4.52利用自定义的Ziegler_std函数求出Kp、Ti、Td输入：>> K=1;L=1.9;T=4.52;[num,den,Kp,Ti,Td]=Ziegler_std (3,[K,L,T])得出：num =2.7120 2.8547 1.5025den = 10Kp = 2.8547Ti =3.8000Td =0.9500>>④仿真调试：根据得出的Kp、Ti、Td值，设计PID控制器，并利用利用Simulink仿真建模。

仿真模型及其响应如下：1）加入比例控制调节Kp，不同的Kp得到的阶跃响应如下所示：Kp=0.1 Kp=0.5Kp=2.8547 Kp=5分析结果：随着Kp的增大，超调量增大，es s→0.当Kp无限增大时，达到稳态值出现震荡。

2）比例积分控制当Kp=2.8547时，调节TiTi=1 Ti=3.8Ti=10分析结果:当Ti 增大时，震荡减小了，调节时间减短，但稳态误差变大。

当Ti=3.8时，调节KpKp=1 Kp=5分析结果:对于固定的Ti=3.8，随着Kp 的增大，延迟时间增大。

3）加入比例积分微分（PID）调节当Kp=2.8547,Ti=3.8,取Td的值Td=0.5 Td=0.95Td=2 Td=10分析结果:当Kd增大时，超调量减小，调节时间减小，系统更加稳定。

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