《MATLAB与控制完整系统仿真》自动化

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应用MATLAB控制系统仿真

应用MATLAB控制系统仿真

01
根据系统性能要求,设计比例、积分、微分控制器参数,优化
系统性能。
状态反馈控制器设计
02
通过状态反馈控制器设计,实现系统的最优控制。
鲁棒控制器设计
03
针对不确定性系统,设计鲁棒控制器,提高系统对参数变化的
适应性。
04
控制系统仿真的动态行为,通过建立和求解微 分方程来模拟系统的动态响应。
性能等。
05
Matlab控制系统仿真实 例
一阶系统仿真
总结词:简单模拟
详细描述:一阶系统是最简 单的控制系统,其动态行为 可以用一个一阶微分方程描 述。在Matlab中,可以使用 `tf`函数创建一个一阶传递函 数模型,然后使用`step`函 数进行仿真。
总结词:性能分析
详细描述:通过仿真,可以 观察一阶系统的响应曲线, 包括超调和调节时间等性能 指标。使用Matlab的绘图功 能,可以直观地展示系统的 动态行为。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
适用于模拟数字控制系统、采样控制系统等。
实时仿真
01
在实际硬件上实时模拟控制系统的动态行为,通过将
控制算法嵌入到实际控制系统中进行实时仿真。
02
使用Matlab中的`real-time workshop`等工具箱进
行建模和仿真,可以方便地实现实时仿真。
03
适用于模拟实际控制系统、验证控制算法的正确性和
实时仿真
Matlab支持实时仿真,可以在实 际硬件上运行控制算法,进行系 统测试。
02
控制系统数学模型
线性时不变系统
线性时不变系统(LTI)是指系统的输出与输入之间的关系 可以用线性常数来描述的系统。在控制系统中,LTI系统是 最常见的系统类型之一。

自动控制原理Matlab仿真应用

自动控制原理Matlab仿真应用

控制系统的MATLAB仿真一 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。

自动控制原理MATLAB仿真实验报告

自动控制原理MATLAB仿真实验报告

实验一MATLAB 及仿真实验(控制系统的时域分析)一、实验目的学习利用MATLAB进行控制系统时域分析,包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性;二、预习要点1、系统的典型响应有哪些?2、如何判断系统稳定性?3、系统的动态性能指标有哪些?三、实验方法(一)四种典型响应1、阶跃响应:阶跃响应常用格式:1 、step ( sys ) ;其中 sys 可以为连续系统,也可为离散系统。

2 、step ( sys ,Tn ) ;表示时间范围0---Tn 。

3 、step ( sys ,T ) ;表示时间范围向量T 指定。

4 、Y step ( sys , T ) ;可详细了解某段时间的输入、输出情况。

2、脉冲响应:f (x)dx 1脉冲函数在数学上的精确定义:f ( x) 0, t 0f ( s) 1其拉氏变换为:Y ( s) G (s) f (s) G ( s)所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。

脉冲响应函数常用格式:①impulse ( sys ) ;impulse ( sys , Tn );②impulse ( sys , T );③Y impulse ( sys ,T )(二)分析系统稳定性有以下三种方法:1、利用 pzmap绘制连续系统的零极点图;2、利用 tf2zp 求出系统零极点;3、利用 roots 求分母多项式的根来确定系统的极点(三)系统的动态特性分析Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容(一) 稳定性1.系统传函为4 3 23s 2s 5s 4s 6G s ,试判断其稳定性5 4 3 2s 3s 4 s 2s 7s 22.用 Matlab 求出2s 2 s 2G 的极点。

( s)4 3 2s 7 s 3s 5 s 2%Matlab 计算程序num=[3 2 5 4 6];den=[1 3 4 2 7 2];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)运行结果:p =-1.7680 + 1.2673i-1.7680 - 1.2673i0.4176 + 1.1130i0.4176 - 1.1130i-0.2991Pole-Zero Map 1.510.5sixAyranigamI-0.5-1-1.5-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5Real Axis图 1-1 零极点分布图由计算结果可知,该系统的 2 个极点具有正实部,故系统不稳定。

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告

《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书(2010)一.仿真实验内容及要求:1.MATLAB软件要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作;熟悉MATLAB 仿真集成环境Simulink的使用。

2.各章节实验内容及要求1)第三章 线性系统的时域分析法对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真,并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较,分析仿真结果;对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析,说明不同控制器的作用;在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。

对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,在时,试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。

2)第四章 线性系统的根轨迹法在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5;利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3);在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18,并对结果进行分析。

3)第五章 线性系统的频域分析法利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线;4)第六章 线性系统的校正利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器,并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能。

5)第七章 线性离散系统的分析与校正利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。

利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。

二.仿真实验时间安排及相关事宜1.依据课程教学大纲要求,仿真实验共6学时,教师可随课程进度安排上机时间,学生须在实验之前做好相应的准备,以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容;2.实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告;3.仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订;4.仿真实验报告必须在本学期第15学周结束之前上交授课教师。

自动控制原理MATLAB分析与设计仿真实验报告

自动控制原理MATLAB分析与设计仿真实验报告

.兰州理工大学《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告院系:电气工程与信息工程学院班级:自动化一班姓名:卢一发学号: 1505220145时间: 2017 年 11月 29日电气工程与信息工程学院页脚《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书(2017)一、仿真实验内容及要求1.MATLAB软件要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作;熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。

2.各章节实验内容及要求1)第三章线性系统的时域分析法?对教材第三章习题3-5系统进行动态性能仿真,并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较,分析仿真结果;?对教材第三章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析,说明不同控制器的作用;?在MATLAB环境下选择完成教材第三章习题3-30,并对结果进行分析;?在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3;?K?100时,试采对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,在a用微分反馈控制方法,并通过控制器参数的优化,使系统性能满足??35%,?%10?5??t250ms,d等指标。

sss2)第四章线性系统的根轨迹法?在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5;?利用MATLAB绘制教材第四章习题4-5;?在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10及4-17,并对结果进行分析;?在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-23,并对结果进行分析。

3)第五章线性系统的频域分析法?利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线;4)第六章线性系统的校正?利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器,并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能;?利用MATLAB完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证;?对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”,试采用PD控制并优化?%?5%,?150mst。

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

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《自动控制原理与系统》教学中的应用4页word文档

MATLAB在《自动控制原理与系统》教学中的应用4页word文档

MATLAB在《自动控制原理与系统》教学中的应用《自动控制原理与系统》是电气自动化专业的主干课程之一。

它主要以自动控制理论作为系统分析的工具,以系统分析作为应用案例,研究自动控制系统的模型建立、性能分析和系统调试的基础理论与相关技术。

该课程涉及知识面广,信息量大,而且理论性和实践性较强,抽象概念及分析方法较多。

如果采用传统的教学方式,一方面教师需要花费大量时间在黑板上绘图、计算;另一方面,学生理解和接授知识会感觉枯燥难懂。

随着计算机的普及,多媒体教学手段的使用已非常普遍。

PowerPoint 功能强大,实用性强,操作简单,能够根据学生的学习进度进行交互式教学,克服了以往课堂教学的局限性,在很多学科教学中取得了良好的效果。

但是,《自动控制原理与系统》课程理论抽象且工程应用性强,学生学习该课程需要理论联系实际。

如果采用常规的多媒体教学手段,学生虽然在课堂上获得的信息量增加了,但对教学内容反而难以及时进行有效消化理解。

在强调面向实际、面向应用的高职教育中,亟需寻找一种简捷易行、方便直观的新型教学方式来弥补传统教学方式的不足。

针对该课程的特点、高职学生的基础及培养目标,在课程教学过程中,采用MATLAB 仿真软件进行辅助教学, 便于将抽象的理论知识形象化,可有效扩充教学信息,增加吸引力,有助于提高学生的学习兴趣。

MATLAB软件简介MATLAB是美国Math Works公司于1982年推出的可视化软件。

它集完善的数值分析、强大的矩阵计算、复杂的信号处理和完美的图形处理等功能于一体,构成一个方便实用的用户环境,方便进行科学分析和工程计算。

它所提供的可视化动态仿真软件包――SIMULINK,可实现动态系统建模、仿真与分析,具有直观、方便、灵活等优点。

应用MATLAB / SIMULINK对系统进行建模、仿真与分析,简单方便,只需要在模型窗口中使用鼠标拖放选定的功能模块并用信号线将之连结起来,不需要编写任何程序代码,就可以实现系统仿真。

基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践

基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践

基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践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、控制器设计以及性能评估等方面。

MATLAB作为一种强大的工程计算软件,在控制系统设计与仿真方面有着广泛的应用。

本文将介绍基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践,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动的系统。

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。

MATLAB提供了丰富的工具和函数,可以帮助工程师快速准确地建立系统模型。

2. 系统建模与仿真在MATLAB中,可以利用Simulink工具进行系统建模和仿真。

Simulink是MATLAB中用于多域仿真和建模的工具,用户可以通过拖拽图形化组件来搭建整个系统模型。

同时,Simulink还提供了各种信号源、传感器、执行器等组件,方便用户快速搭建复杂的控制系统模型。

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,以使系统输出达到期望值。

在MATLAB中,可以利用Control System Toolbox进行各种类型的控制器设计,包括PID控制器、根轨迹设计、频域设计等。

工程师可以根据系统需求选择合适的控制器类型,并通过MATLAB进行参数调节和性能优化。

4. 性能评估与优化在控制系统设计过程中,性能评估是必不可少的一环。

MATLAB提供了丰富的工具和函数,可以帮助工程师对系统进行性能评估,并进行优化改进。

通过仿真实验和数据分析,工程师可以评估系统的稳定性、鲁棒性、响应速度等指标,并针对性地进行调整和改进。

5. 实例演示为了更好地说明基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践,我们将以一个简单的直流电机速度控制系统为例进行演示。

首先我们将建立电机数学模型,并设计PID速度控制器;然后利用Simulink搭建整个闭环控制系统,并进行仿真实验;最后通过MATLAB对系统性能进行评估和优化。

现代控制系统分析与设计——基于matlab的仿真与实现

现代控制系统分析与设计——基于matlab的仿真与实现

现代控制系统分析与设计——基于matlab的仿真与实现近年来,随着工业技术的飞速发展,控制系统逐渐成为工业自动化过程中不可缺少的重要组成部分,因此其分析与设计也会受到人们越来越多的关注。

本文从控制系统的分类出发,介绍了基于Matlab 的分析与仿真方法,并结合详细的实例,展示了最新的Matlab软件如何用来设计现代控制系统,及如何实现仿真结果。

一、控制系统分类控制系统是将完整的物理系统划分为几个部分,通过规定条件把这些部分组合起来,共同完成某一特定任务的一种技术。

控制系统可分为离散控制系统和连续控制系统,离散控制系统的尺度以脉冲的形式表现,而连续控制系统的尺度以连续变量的形式表现,常见的连续控制系统有PID、环路反馈控制等。

二、基于Matlab的分析与仿真Matlab是一款实用的高级计算和数学工具,具有智能语言功能和图形用户界面,可以进行复杂数据分析和可视化。

Matlab可以用来开发控制系统分析与仿真,包括:数学建模,系统建模,状态估计与观测,数据处理,控制算法研究,仿真实验及系统原型开发等。

此外,Matlab还可以利用其它技术,比如LabVIEW或者C程序,将仿真结果实现在实物系统上。

三、实现现代控制系统分析与设计基于Matlab的现代控制系统分析与设计,需要从以下几个方面进行考虑。

1.数学建模:Matlab支持多种数学计算,比如代数运算、矩阵运算、曲线拟合等,可以用来建立控制系统的数学模型。

2.系统建模:Matlab可以用于控制系统的建模和仿真,包括并行系统建模、混沌建模、非线性系统建模、时滞建模、系统设计建模等。

3.状态估计与观测:Matlab可以用来计算系统状态变量,并且可以根据测量信号估计系统状态,用于系统诊断和控制。

4.数据处理:Matlab可以用来处理控制系统中的大量数据,可以更好地研究控制系统的特性,以便进行更好的设计和控制。

5.算法研究:Matlab可以用来研究新的控制算法,以改进控制系统的性能。

Matlab仿真实验-自动控制原理

Matlab仿真实验-自动控制原理

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。

以图1-2所示的系统为例,说明基本设计步骤如下:图1-1 SIMULINK 仿真界面 图1-2 系统方框图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。

自动控制原理MATLAB仿真实验指导书

自动控制原理MATLAB仿真实验指导书

自动控制原理MATLAB仿真实验实验指导书电气电子信息工程系自动化教研室实验一 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MA TLAB 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。

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。

MATLAB与控制系统仿真实验指导书

MATLAB与控制系统仿真实验指导书

《MATLAB与控制系统仿真》实验指导书(2011年第一版)西安邮电学院自动化学院2011年6月目录前言 (1)MATLAB语言实验项目 (3)实验一熟悉MATLAB集成环境与基础运算 (3)实验二 MATLAB的基本计算 (7)实验三 MATLAB图形系统 (9)实验四 MATLAB程序设计 (13)实验五 MATLAB函数文件 (15)实验六MATLAB数据处理与多项式计算 (17)实验七 SIMULINK仿真实验 (21)前言MATLAB 产品家族是美国 MathWorks公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境。

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。

MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路,使得 MATLAB 在多种领域都有广阔的应用空间,特别是在科学计算、建模仿真以及系统工程的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具,它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB软件工具在自动化专业、测控技术与仪器和电气工程及其自动化等专业的本科生学习中,经常用来计算、仿真和设计,尤其是MATLAB软件的仿真功能,能使学生对所学知识有更加深入的理解和分析。

《MATLAB与控制系统仿真》课程,和《自动控制原理》、《现代控制理论》、《数字信号处理》、《电力电子技术》等重要的专业课程相互支撑、相辅相成,同时也有利于学生完成课程设计和毕业设计等实践教学环节。

自动控制课程设计--基于MATLAB软件的自动控制系统仿真

自动控制课程设计--基于MATLAB软件的自动控制系统仿真

《自动控制原理》课程设计说明书专业名称:电气自动化技术班级: 111班学号: 20110211006姓名:郑立君指导教师:姜贤林日期: 2013.5.27-2013.6.7自动控制原理课程设计评阅书摘要本次课程设计是用MATLAB进行仿真实验, MATLAB 是一种用于数值计算、可视化及编程的高级语言和交互式环境。

使用 MATLAB,可以分析数据,开发算法,创建模型和应用程序。

MATLAB开发环境是一套方便用户使用的MATLAB函数和文件工具集,其中许多工具是图形化用户接口。

它是一个集成的用户工作空间,允许用户输入输出数据,并提供了M文件的集成编译和调试环境,包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件编辑调试器、MATLAB工作空间和在线帮助文档关键词:仿真;模块;Simulink;响应MATLAB,目录1 课题描述 (1)2 仿真过程 (2)2.1 控制系统建模 (2)2.2 线性系统时域分析 (3)2.3 线性系统根轨迹分析 (4)2.4 线性系统频域分析 (5)2.5 线性系统校正 (6)3 Simulink仿真 (7)总结 (8)参考文献 (9)1 课题描述MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB系统由MATLAB开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口(API)五大部分构成。

用此软件可以对信号和图像、通讯、控制系统设计、测试和测量等进行仿真,以解决抽象的问题。

用MATLAB对控制系统建模、线性系统时域分析、线性系统根轨迹分析、线性系统频域分析、线性系统校正、Simulink进行仿真,在仿真过程中对自动控制系统的基本要求可以归结为三个字:稳、准、快。

稳,既稳定性,是反映系统在在受到扰动后恢复平衡状态的能力,是对自动控系统的最基本的要求,不稳定的系统是不能使用的。

基于MATLAB仿真平台的《自动控制技术》课程教学改革研究-

基于MATLAB仿真平台的《自动控制技术》课程教学改革研究-

基于MATLAB仿真平台的《自动控制技术》课程教学改革研究*摘要:针对自动控制技术课程的教学现状,提出了结合matlab 仿真平台进行教学内容、教学方法、教学手段改革的方法,并给出实例说明如何利用matlab进行辅助教学分析。

通过matlab的应用不仅可以激发学生的学习兴趣,还能提高课堂教学效率,培养学生的实践应用能力。

关键词:matlab;仿真;自动控制中图分类号:g712 文献标识码:a 文章编号:1671-0568(2013)08-0054-03《自动控制技术》是机电一体化技术专业的一门专业基础课,主要内容为通过学习自动控制系统的相关概念,控制系统的数学模型的建立方法,以及控制系统稳定性、快速性及准确性能的分析方法,为系统的设计提供理论和实践依据。

因此,该课程不仅理论性强,同时工程实践性也很强,是控制理论与实际工程技术紧密结合的一门课程。

matlab是美国mathworks公司20世纪80年代推出的数值分析软件,也是当今世界上最优秀的数值计算软件。

该软件已经成为应用代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理及动态系统仿真等课程的基本教学工具。

将自动控制技术课程与matlab在控制系统分析中的应用合理的融合起来,在该课程的教学中具有重要现实意义。

一、传统教学过程中存在的问题在仙桃职业学院机电一体化专业人才培养方案中,《自动控制技术》课程在大三上学期开设。

在该课程传统教学过程中,存在的问题主要有以下几个方面:1.教学内容理论过于复杂,概念抽象。

该课程涉及控制系统的模型建立、系统分析、系统设计的基础理论和相关技术,抽象概念很多,如瞬态响应、特征方程等。

学生需要对概念能够深刻理解,才能掌握这门课程的实际应用方法,因而有较大的畏难情绪。

2.课程对数学计算能力要求较高。

该门课程包含有拉普拉斯变换、傅里叶变换、微分方程求解、复变函数等,公式推导大多在数学体系下进行,数学含量大、计算繁杂,而高职学生的数学基础本来比较薄弱,对很多推导过程难以理解,导致学生就对本门课程失去兴趣。

《MATLAB与控制系统仿真》自动化实验指导书

《MATLAB与控制系统仿真》自动化实验指导书

《MATLAB与控制系统仿真》实验指导书吉林化工学院信息与控制工程学院自动化专业目录实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一)实验二 MATLAB环境的熟悉与基本运算(二)实验三 MATLAB语言的程序设计实验四 MATLAB的图形绘制实验五基于SIMULINK的系统仿真实验六控制系统的频域与时域分析实验七控制系统PID校正器设计法实验八线性方程组求解及函数求极值实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一)一、实验目的:1.熟悉MATLAB开发环境2.掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本知识:1.熟悉MATLAB环境:MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。

2.掌握MA TLAB常用命令3.MATLAB变量与运算符3.1变量命名规则3.2 MATLAB的各种常用运算符表2 MA TLAB算术运算符表3 MATLAB关系运算符表4 MATLAB逻辑运算符4.MATLAB的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式三、实验内容1、新建一个文件夹(自己的名字命名,在机器的最后一个盘符)2、启动MATLAB,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。

3、学习使用help命令。

4、窗口命令● close● close all● clc● hold on● hold off了解其功能和作用,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。

5、工作空间管理命令● who● whosclear6、随机生成一个2×6的矩阵,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果,实现矩阵左旋90°或右旋90°的功能。

7、求高阶方程的的根,求高阶多项式的值。

8、创建一个二维数组A(4×8)。

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《MATLAB与控制系统仿真》实验报告班级:自动化092班学号:6100309084姓名:张晓梅时间:2012 年 6 月目录实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一)实验二 MATLAB环境的熟悉与基本运算(二)实验三 MATLAB语言的程序设计实验四 MATLAB的图形绘制实验五基于SIMULINK的系统仿真实验六控制系统的频域与时域分析实验七控制系统PID校正器设计法实验八线性方程组求解及函数求极值南昌大学实验报告学生姓名:张晓梅学号:6100309084 专业班级:自动化092班实验类型:■验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:一、实验项目名称实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一)二、实验目的:1.熟悉MATLAB开发环境2.掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识:1.熟悉MATLAB环境:MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。

2.掌握MA TLAB常用命令3.MATLAB变量与运算符3.1变量命名规则3.2 MATLAB的各种常用运算符表2 MA TLAB算术运算符表3 MATLAB关系运算符表5 MATLAB特殊运算4.MATLAB的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式四、实验内容及实验结果1、新建一个文件夹(自己的名字命名,在机器的最后一个盘符)2、启动MATLAB,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。

3、学习使用help命令。

Help 加上所要想查询的函数,MATLAB会自动生成该函数功能和调用的说明,有助于了解没有接触的函数。

4、窗口命令● close● close all● clc● hold on● hold off了解其功能和作用,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。

、5、工作空间管理命令who● whos● clear6、随机生成一个2×6的矩阵,观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果,实现矩阵左旋90°或右旋90°的功能。

8、创建一个二维数组A(4×8)。

查询数组A第2行、第3列的元素;查询数组A第2行的所有元素;查询数组A第6列的所有元素;查询数组A按列拉长形成新的数组B;查询数组A按行拉长形成新的数组C。

五、实验心得这是MATLAB 的第一个实验,也是我第一次接触这个软件,在初步了解中可以感觉到它的功能很多而且可以解决很多工程问题等,是我们专业很重要的应用软件,它的指令简单易懂但是编写语句时不能出错,只要是一点不符合软件编程要求都不能得到想要的结果,细心耐心才能做出结果,使我匪浅!南昌大学实验报告学生姓名:张晓梅学号:6100309084 专业班级:自动化092班实验类型:■验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:一、实验项目名称MATLAB环境的熟悉与基本运算(二)二、实验目的:1.熟悉MATLAB开发环境2.掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识: 1.MATLAB的基本运算表1两种运算指令形式和实质内涵的异同表2.MA TLAB的常用函数五、实验内容1、设有3个二维数组A(2×4),B(2×4),C(2×2),参照表1写出所有由2个数组参与的合法的数组运算和矩阵指令及结果。

2、学习使用表2列出的常用函数。

3、学习使用表3列出的数组操作函数。

4、生成下列矩阵,并取出方框内的数组元素六、实验结果2、表2常用函数的使用七、实验心得:这个实验室考察矩阵和向量的运算,在其中有很多细节要注意,例如,在矩阵的运算中,最容易出现的问题是求逆矩阵的运算,所要求的矩阵必须是非奇异的矩阵,否则会产生错误的结果。

南昌大学实验报告学生姓名:张晓梅学号:6100309084 专业班级:自动化092班实验类型:■验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:一、实验项目名称实验三 MATLAB语言的程序设计二、实验目的:1、熟悉MATLAB程序编辑与设计环境2、掌握各种编程语句语法规则及程序设计方法3、函数文件的编写和设计4、了解和熟悉跨空间变量传递和赋值三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识:1、程序流程控制语句for循环结构语法:for i=初值:增量:终值语句1……语句nend说明:1.i=初值:终值,则增量为1。

2.初值、增量、终值可正可负,可以是整数,也可以是小数,只须符合数学逻辑。

while 循环结构语法:while 逻辑表达式循环体语句end说明:1、whiIe结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。

若表达式的值为真,执行循环体语句一次、在反复执行时,每次都要进行判断。

若表达式的值为假,则程序执行end之后的语句。

2、为了避免因逻辑上的失误,而陷入死循环,建议在循环体语句的适当位置加break语句、以便程序能正常执行。

(执行循环体的次数不确定;每一次执行循环体后,一定会改变while后面所跟关系式的值。

)3、while循环也可以嵌套、其结构如下:while逻辑表达式1循环体语句1while逻辑表达式2循环体语句2end循环体语句3endif-else-end分支结构if 表达式1语句1else if 表达式2(可选)语句2else(可选)语句3endend说明:1.if结构是一个条件分支语句,若满足表达式的条件,则往下执行;若不满足,则跳出if结构。

2.else if表达式2与else为可选项,这两条语句可依据具体情况取舍。

3.注意:每一个if都对应一个end,即有几个if,记就应有几个end。

switch-case结构语法:switch表达式case常量表达式1语句组1case常量表达式2语句组2……otherwise语句组nend说明:1.switch后面的表达式可以是任何类型,如数字、字符串等。

2.当表达式的值与case后面常量表达式的值相等时,就执行这个case后面的语句组如果所有的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时,则执行otherwise后的执行语句。

程序流程控制指令break、return、pause2、函数文件的结构和编写方法函数只能在函数体内对变量进行操作,也就是只能访问函数本身工作空间中的变量。

M函数文件的结构(1)函数定义行(function)(2)H1行(函数帮助文本的第一行)(3)函数帮助文本(4)函数体(5)注释函数文件编写后,保存时,其文件名必须与函数名相同。

注意:函数名不要与MATLAB 自身的函数命令相同。

五、实验内容:练习A1、熟悉MATLAB 程序编辑与设计环境2、用for 循环语句实现求1~100的和3、用for 循环语句实现编写一个求阶乘n!的函数文件4、判断y 向量的元素属于3n 3n+1或3n+2,设y=[3,5,7,9,11,16]。

(使用函数rem 求余数) 7、已知数组A=[2,4,6,8,10],B=[4,9,6,7,4],求]1[][1+-∑=i n B i A ni ,其中n=5。

六、实验结果:1、列出实验程序代码及实验结果。

已知数组A=[2,4,6,8,10],B=[4,9,6,7,4],求]1[][1+-∑=i n B iA ni ,其中n=5七.写出实验体会。

这个实验是关于小程序的编写,主要考察语句的使用和整体程序的理解,需要有语言编写的能力,而且需要耐心调试修改。

南昌大学实验报告学生姓名:张晓梅学号:6100309084 专业班级:自动化092班实验类型:■验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:一、实验项目名称实验四MA TLAB的图形绘制二、实验目的:1、学习MATLAB图形绘制的基本方法;2、熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令;3、熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面,并添加图形的各种标注;4、掌握plot、subplot的指令格式和语法。

三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识:1、基本的绘图命令plot(x,y,)2、建立图形窗口命令figure(1);figure(2);…;figure(n)打开不同的图形窗口,以便绘制不同的图形。

3、grid on:在所画出的图形坐标中加入栅格grid off:除去图形坐标中的栅格。

4、hold on:把当前图形保持在屏幕上不变,同时允许在这个坐标内绘制另外一个图形。

hold off:使新图覆盖旧的图形。

5、axis设定轴的范围axis([xmin xmax ymin ymax])设定x 轴与y轴的最大、最小坐标。

axis(‘equal’):将x坐标轴和y坐标轴的单位刻度大小调整为一样。

6、文字标示● text(x,y,’字符串’)在图形的指定坐标位置(x,y)处,标示单引号括起来的字符串。

● gtext(‘字符串’)利用鼠标在图形的任意位置标示字符串。

● title(‘字符串’)在所画图形的最上端显示说明该图形标题的字符串。

● xlabel(‘字符串’),ylabel(‘字符串’)设置x,y坐标轴的名称。

● 输入特殊的文字需要用反斜杠(\)开头7、subplot(m,n,k):分割图形显示窗口,在同一个窗口中显示多个图形。

● m:上下分割个数● n:左右分割个数● k::子图编号8、semilogx:绘制以x轴为对数坐标(以10为底),y轴为线性坐标的半对数坐标图形。

semilogy :绘制以y 轴为对数坐标(以10 为底),x 轴为线性坐标的半对数坐标图形。

五、实验内容1、绘制下列曲线,要求尽可能多地使用二中所列命令。

①33x x y -= ②2221x e y π= ③ ⎩⎨⎧==tr y tr x cos sin ④ y=sin(t)sin(9t) 2、绘制二阶系统阶跃响应,综合演示图形标识。

clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t); tt=t(find(abs(y-1)>0.05));ts=max(tt); plot(t,y,'r-','LineWidth',3) axis([-inf,6*pi,0.6,inf])set(gca,'Xtick',[2*pi,4*pi,6*pi],'Ytick',[0.95,1,1.05,max(y)]) grid ontitle('\it y = 1 - e^{ -\alphat}cos{\omegat}') text(13.5,1.2,'\fontsize{12}{\alpha}=0.3') text(13.5,1.1,'\fontsize{12}{\omega}=0.7') hold on;plot(ts,0.95,'bo','MarkerSize',10);hold off cell_string{1}='\fontsize{12}\uparrow';cell_string{2}='\fontsize{16} \fontname{隶书}镇定时间'; cell_string{3}='\fontsize{6} ';cell_string{4}=['\fontsize{14}\rmt_{s} = ' num2str(ts)]; text(ts,0.85,cell_string)xlabel('\fontsize{14} \bft \rightarrow') ylabel('\fontsize{14} \bfy \rightarrow')六、实验结果1.列出实验程序(命令)代码及实验结果。

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