基于MATLAB的控制系统设计软件开发
基于Matlab的复杂控制系统软件开发
中图分类号： Ｐ１． Ｔ３１ １
基 于 Ｍ ａｌｂ的 复杂控 制 系统 软件 开发 ｔ ａ
王建锋 ，张天宏 ，黄 向华
（ 南京航空航天大学能源与动力学院 ，南京 ２ ０ １） １０ ６
摘
要 ：引入 Ｗｉ ｏ ｓ 时操作系统 ，提出一种基于 Ｍａ ａ ｎ ｗ 实 ｄ ｔ ｂ的复杂控制系统软件开发方法。研究 Ｍａ ａ／Ｔ 自动生成代码 到 目 ｌ ｔ ｂＲ Ｗ ｌ 标软件
ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ａ ｉ ｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｏ ｔｏ ｏ ｔ ｒ ｅ ｆ ｒｔ ｒ ｔ ａｆ ｒ ， ｐｐ ｉ ａ ｉｎ ｏ ａ—ｉ ｅｃ ｄ ｅ ｅ ａ ｅ ｙ Ｍ ａ ｌ ｂ ＲＴ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ｒ ｐ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｃ ｎ ｒ ｌ ｆｗａ ｏ ｇｅ ｔｏ ｍ ａ ｌ ｔ ｆ ｅ ｌｔ ｏ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔ ｄ ｂ ｔ ／ ｓ ａ ｐｌ ｃ ｏ ｒ ｍ ａ ａ ｄ ｓ ｌ ｅ ｙ ｉｓ ｅ ｎ ｏ ｖ ｓｋｅ ｓ ｕ ｓ
１ 概 述
复杂控制系统的设计开发一般要经 历 ４个阶段 ：首先是 总体设计人员确定设计方案 ，完成 系统建模、控制算法设计
术问题的解决 方法 ，开展 电子控制器硬件在环仿真实验。
２ 实时操作系统
Ｗｉｄｗｓ作为 目前 Ｐ ｎｏ Ｃ机主流 的操作系统之一 ，越来越 多 地 应 用于 自动化 、航 空 、航 天 测 控等 领 域 。然 而 由于 Ｗｉｄ ｗ ｎ ｏ ｓ存在线程优先级太少、不确定 的线程调度机 制以及 中断处理 时优先级倒置等 问题 ，限制 了它在实 时控制与仿 Ｊ 真领域的应用。 Ｒ Ｘ是基于 Ｗｉｄ ｗｓ的硬实 时扩展环境。Ｒ Ｘ 实时子 Ｔ ｎｏ Ｔ 系统 Ｒ Ｓ （ ｅｌｉ ｂｓｓ ｍ） Ｔ ＳＲ ａ—ｍｅ ｕ —ｙｔ 任务优先于所有 Ｗｉｄ ｗ 任 ｔ ｓ ｅ ｎｏ ｓ
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。
基于MatlabSimulink和GUI的运动控制系统虚拟实验平台设计
谢谢观看
2、提高效率：通过计算机硬件虚拟实验平台进行实验，用户可以在短时间 内完成实验设计、模拟和测试等整个过程。此外，该平台还可以实现多用户同时 使用，提高了实验效率。
3、增强安全性：在虚拟环境中进行实验，可以避免由于误操作或者不规范 操作导致的设备损坏或者人员伤害，增强了实验的安全性。
4、丰富的实验资源：计算机硬件虚拟实验平台可以提供丰富的实验资源， 包括各种类型的CPU、内存、I/O接口等，可以满足不同用户的需求。
四、结论
计算机硬件虚拟实验平台的设计与实现具有重要的现实意义和实际应用价值。 该平台可以降低实验成本、提高实验效率、增强安全性以及提供丰富的实验资源。 为了实现该平台，我们需要选择合适的硬件设计工具、模拟和仿真工具、调试工 具和集成开
发环境等工具，并提供可视化工具帮助设计人员更好地理解和分析实验结果。 未来的计算机硬件虚拟实验平台将更加完善和强大，为计算机硬件设计和教育领 域提供更多的可能性。
2、智能控制：通过遥控器、手机App等设备控制家电设备，如空调、加湿器、 灯光、窗帘等；支持多种智能场景模式，如离家模式、会客模式、睡眠模式等； 将控制状态通过GUI界面实时展示给用户。
参考内容二
随着科学技术的发展，虚拟仿真实验平台已成为实验教学中的重要工具。虚 拟仿真实验平台可以为学生提供一个高度仿真的实验环境，帮助学生更好地理解 和掌握实验原理和方法。在众多虚拟仿真实验平台中，基于LabVIEW的平台设计 具有广泛的应用前景。
3、调试工具：调试工具可以帮助设计人员找出设计和实现中的错误。JTAG 是一种常用的调试工具，它可以用来调试硬件设计和软件代码。
4、集成开发环境（IDE）：提供一个集成的开发环境，可以使得设计人员更 容易地进行设计和调试。该环境应包括编辑器、编译器、仿真器和调试器等工具。
基于MATLAB控制系统仿真分析软件的开发与应用
第 １卷 ７
第 ４期
茂 名学 院 学报
Ｊ ＵＲ ＡＬ Ｏ Ｏ Ｎ Ｆ ＭＡＯ ＮＧ Ｕ Ｖ Ｒ ⅡＹ ＭＩ ＮＩ Ｅ Ｓ
Ｖ０ ． ７ Ｎｏ ４ １１ ． ＡＩ ．Ｏ ７ ｌ ２Ｏ ｇ
２ Ｏ 年 ８月 Ｏ７
基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ控 制 系统 仿 真 分 析 软 件 的 开发 与 应 用 ＴＡ
收稿 日期 ：０ ７ ３—２ ； 回 日期 ：０７—０ ２ｏ —０ ０修 ２０ ３—２ ８
作者 简介 ： 张翼成（９９ ）男 ， １７一 ， 河南汤 阴人 ， 本科 ， 助教 ， 从事电气工程 自动化方面 的研究 。
维普资讯
第 ４期
张翼 成 等 ： 于 Ｍ Ｔ Ａ 基 Ａ Ｌ Ｂ控 制 系统 仿真 分析 软 件 的开发 与应 用
张翼成 ， 陈政石 ， 叶 伟
（ 茂名学 院 计算机与 电子信 息学院 ， 东 茂名 ５５０ ） 广 ２００
摘要 ： 绍了在 Ｍ ＴＡ 提供 的 ｃＪ ｇｉ ） 的可 视化环境下 ， 过采用基于对象 的设计 ， 了 自 介 ＡＬＢ Ｉ（ｕ ｅ工具 Ｉ ｄ 通 开发 动控制 系统 的计算 机
辅助设计与仿真分析软件 。经应用验证该软件具有操作 简便 、 界面友 好 、 功能完 善等特 点 ， 为提 高控制 系统性 能分析与设 计效率 ， 提供 了一种高效实用的仿真工具 。 关键词 ： Ａ Ｌ Ｂ 控制系统 ； 真软件 Ｍ ＴＡ ； 仿 中图分类号 ：Ｐ １ ．２ Ｔ ３ １５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ １ ５０ ２０ ）４ ００ ４ １７ —６９ （０ ７０ —０４ —０
整 ＭＡ Ｌ Ｔ Ａ嚣６ ｘ 挫 黝 累统 拄 制 侨艇 均 分析 ．纳
蕊豳 ＠ 嗣函圈 函数库 ， 又可 以保证源文件 的可移植性［。系统主界面如图 ３ ３ 】 所 匾函圈 示。 匾函函翻 在对象相应的 Ｃｅｔ ｃ 事件下编写相应 的初始化程序 即可 溢函函蠲 ｒ ｅｎ ａＦ 蜃蕊图 銎 完成对象界面的初始化 。其源程序如下 ：
基于Matlab的飞行控制系统辅助设计软件的开发
ｌ 飞 控 系统 辅助 设 计软 件 的 功能 及 组成
目前虽 然 有类 似 的 飞 控 系统 辅 助 设 计 软 件 ， 绝 但
１２ 飞控 系统 辅助 设计 软件 的 组成 ． 飞控 系统 辅助设 计 软件 主要 由 以下 部 分 组 成 ： 图 形 化 用户 界 面 、 据 预处 理 、 机模 型建 立 与 分 析 ， 数 飞 以
ｉｓ ｉ ｌ ｍｅ ｔｔｏ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆａ ｔ ｍｐ ｅ ｎ ａｉ ｎ ｉ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ＵＡＶ ｏ ｇ ｔ ｄ ｎ ｌｆｉｈ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ． ｌｎ ｉｕ ｉ ａ ｌ ｔｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｇ
Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｇ ｔｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｍ； ＡＤ； ｔ ｂ Ｊ ｖ ； ｙ ｒ ｒ ｇ ａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｈ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｌ ｅ Ｃ Ｍａ ｌ ； ａ ａ ｈ ｂ ｉ ｐ ｏ ｒ ｍｍｉ ｇ ａ ｄ ｎ
Ｙ Ｎ ｈ ， Ｎ ｈ ｎ —ｉｇ ＷＡ Ｇ Ｗｅ， Ｉ ｉ ｕ Ａ Ｇ Ｓ ｕ ＷＡ Ｇ Ｃ ａ ｇｑｎ ， Ｎ ｉＬ — ｎ Ａ ｊ
（ ｃｏｌ ｆ ｕｏ ｔ ｎ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏｙ ｃｎｃｌ ｎ ｅｓｙ Ｘ ’ｎ７ ０７ ， ｈｎ） Ｓｈ ｏ ｏ ｔ ｉ ， ｏｔ ｅｔ ｎＰｌｔ ｈ ｉ ｉ ｒ ｔ， ｉａ １０ ２ Ｃ ｉａ Ａ ｍａ ｏ ｈ ｅ ｅ ａＵ ｖ ｉ
动 预处 理 ；
机 数学 模 型 ， 分 析飞 机 的操 稳 特性 ， 而设计 飞行 控 再 进 制 律 。但 整个 过程 不 仅 费 时 费 力 ， 处 理 过 程 中 常会 在 因为 疏忽 而需 要返 工修 改 ， 导致 效 率 十分低 下 。同时 ， 对 于 不 同的 飞行 器 的飞 控 系 统 开 发设 计 任务 ， 计 人 设
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。
基于MATLAB的控制系统数学建模
频率响应与传递函数
系统的频率响应反映了系统对不同频率输入信号的响应能力，传 递函数描述了系统输入输出之间的数学关系。
频域性能指标
包括幅值裕度、相位裕度、谐振频率等，用于评价系统的稳定性 和性能。
利用MATLAB进行频域分析
01
MATLAB频域分析 工具箱
习等功能，提高系统的性能和稳定性。
绿色环保
未来控制系统将更加注重绿色环保，采用 更加高效、节能的技术和设备，减少对环
境的影响。
多领域融合
控制系统将与其他领域进行更多的交叉融 合，如计算机科学、机械工程、电子工程 等，形成更加综合的学科体系。
远程控制和自动化
随着互联网和物联网技术的普及，远程控 制和自动化将成为控制系统的重要发展方 向，提高生产效率和便利性。
实例分析：典型环节传递函数建模
一阶惯性环节
传递函数为`1/(T*s+1)`，其中`T`为时间常数，`s`为复频率。 在MATLAB中可表示为`sys = tf([1], [T, 1])`。
二阶振荡环节
传递函数为`1/(s^2/ωn^2+2ζs/ωn+1)`，其中`ωn`为自然频率，`ζ`为阻 尼比。在MATLAB中可表示为`sys = tf([1], [1/ωn^2, 2ζ/ωn, 1])`。
数学模型描述方法
微分方程法
通过列写系统或元件的微分方程来描述系统的动态特性，适用于线 性定常系统、非线性系统以及时变系统。
传递函数法
在零初始条件下，系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯 变换之比，适用于线性定常系统。
状态空间法
以系统的状态变量为基础，通过状态方程和输出方程来描述系统的动 态特性，适用于多输入多输出系统、非线性系统以及时变系统。
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。
如何使用Matlab进行控制系统仿真
如何使用Matlab进行控制系统仿真概述控制系统在工程领域中扮演着重要角色，它用于控制和管理各种工程过程和设备。
而控制系统仿真则是设计、开发和测试控制系统的关键环节之一。
Matlab作为一种功能强大的工程计算软件，提供了丰富的工具和功能，可以帮助工程师进行控制系统仿真。
本文将简要介绍如何使用Matlab进行控制系统仿真，以及一些实用的技巧和建议。
1. Matlab的基础知识在开始控制系统仿真之前，有一些Matlab的基础知识是必要的。
首先，了解Matlab的基本语法和命令，熟悉Matlab的工作环境和编辑器。
其次，学会使用Matlab的集成开发环境（IDE）进行编程和数学建模。
熟悉Matlab的常用函数和工具箱，并了解如何在Matlab中导入和导出数据。
2. 定义系统模型在进行控制系统仿真之前，需要定义系统的数学模型。
根据具体情况选择合适的建模方法，如传递函数、状态空间或差分方程等。
在Matlab中，可以使用tf、ss 或zpk等函数来创建系统模型，并指定系统的参数和输入信号。
此外，Matlab还提供了Simulink这一强大的图形化建模环境，方便用户以图形化界面设计系统模型。
3. 设计控制器控制系统仿真的关键是设计合适的控制器，以实现所需的控制目标。
Matlab提供了各种控制器设计方法和工具，如PID控制器、根轨迹法、频域方法等。
用户可以使用Matlab的Control System Toolbox来设计和分析控制器，并在仿真中进行验证。
此外，Matlab还支持自适应控制和模糊控制等高级控制方法，可根据具体需求选择合适的方法。
4. 进行仿真实验在完成系统模型和控制器设计后，可以开始进行控制系统仿真实验。
首先，确定仿真实验的输入信号，如阶跃信号、正弦信号或随机信号等。
然后，使用Matlab中的sim函数将输入信号应用到系统模型中，并观察系统的输出响应。
通过调整控制器参数或设计不同的控制器，分析系统的性能和稳定性，并优化控制器的设计。
第1章 控制系统CAD-基于MATLAB语言概述
第1章概述
任何系统都是由一些实体组合而成的，每个实体都有 各自的属性，整个系统有它的主要活动。因此，实体、 属性、活动构成了组成系统的三大要素。据此不难看 出，任何系统都有整体性、相关性和隶属性。 整体性是指系统中各部分不可随意分割，是有机的整体 相关性是指各部分之间按着一定的规律和方式相 联系，决定了其特定的功能 隶属性是指系统内、外的划分常常根据所研究的问题 和对象而异
第1章概述
20世纪70年代 出现控制系统计算机辅助设计的各种软件包 美国学者Melsa和Jones在1973年出版了有关控制系统计 算机辅助分析和设计的专著，其中包括根轨迹法、频率 响应、时域响应以及各种设计中常用的子程序，如 Kalman滤波、Luenbeger观测器 瑞典学者K.J.Astrom主持开发了交互式SIMNON控制系 统CAD软件INTRAC和仿真程序 日本学者古田胜九主持开发的DPACSF软件 还有基于特征值的软件包EISPACK和线性代数软件包 LINPACK等
控制系统工具箱（Control System Toolbox） 系统辩识工具箱（System Identification Toolbox） 多变量频域设计工具箱（Multivariable Frequency Design Toolbox） 最优化工具箱（Optimization Toolbox） 鲁棒控制工具箱（Robust Control Toolbox） 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox） 仿真环境（Simulink）
第1章概述
人们通常更多地将试验在系统模型上进行，其理由 系统还处于设计阶段，真实系统还没有建立起来，不 可能在真实系统上做试验 试验时间太长，或造价太高，有风险 试验后无法复原，如有些改造项目，不能先改建，因 为一旦改建后就无法回到原来状态，甚至有可能毁掉 原有设备
基于Matlab与PLC的实时控制系统
基于Matlab与PLC的实时控制系统基于Matlab的S7-200 PLC温度实时控制系统,结合Matlab强大的计算能力与灵活的编程方法,解决了PLC控制系统的局限性。
该系统在上位机Matlab的Simulink中实现单神经元自适应PID控制算法,下位机S7-200 PLC则负责进行实时数据采样与输出,上下位机间数据通信通过OPC技术实现,并利用Matlab GUI进行监控;研究了系统的实现机制与过程,并对该控制系统进行了测试,取得了良好的控制效果。
Maflab Simulink在控制系统领域得到了广泛的应用。
Matlab语言工程计算力强大,程序设计流程灵活,可实现复杂的控制算法。
但不能与现场工控设备直接进行数据通信,致使很多先进控制算法仍然只就是停留在纯数字仿真阶段。
而常见的可编程序逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)在控制过程中往往不能运行复杂的先进控制算法,或就是勉强运行导致控制器反应实时性降低,制约了先进控制算法在PLC上的应用。
为了解决此问题,本文以基于Matlab与s7—200的温度实时控制系统为例,将Matlab Simulink直接应用于实时控制现场系统。
该系统的PLC进行实时数据采样与输出,在Matlab上实现控制算法,通过OPC技术实现Matlab与PLC间的数据传送,并利用Matlab内置的GUI实现上位机监控界面。
该系统经实际测试,取得了较好的控制效果。
本文研究为有效提高控制系统的效率与控制水平开辟一条新路。
1 OPC接口技术opt(OLE for Process Control)规范就是在微软倡导下由OPC基金会所建立的硬件与软件接口标准,它基于微软现有的OLE、组件对象模COM与分布式组件对象模DCOM技术。
OPC 规范的引入,提供了一种在数据源与客户端之间进行实时数据传输的通信机制。
OPC标准中的软件体系结构为客户视／服务器模式,每个支持OPC接口标准的硬件厂商为其设备开发一个OPC服务器,提供必要的OPC数据访问标准子接口,主要负责从硬件设备得到数据并存人数据缓冲区;支持OPC接口的应用软件作为OPC客户,通过OPC标准接口实现与OPC服务器的数据交互,从而读写硬件设备的信息。
如何在MATLAB中进行控制系统的建模与仿真
如何在MATLAB中进行控制系统的建模与仿真在现代工程领域中，控制系统的建模与仿真是必不可少的一项技术。
MATLAB 作为一种强大的科学计算软件，并提供了丰富的工具箱，可以帮助工程师们快速而准确地进行控制系统的建模和仿真。
本文将介绍如何在MATLAB中进行控制系统的建模与仿真的一般步骤和注意事项。
一、引言控制系统是一种以实现某种特定目标为目的对系统进行调节和控制的技术，在现代工程中得到了广泛的应用。
控制系统的建模与仿真是控制系统设计的重要环节，通过建立系统的数学模型，可以对系统的性能进行有效地评估和分析，从而为系统的设计和优化提供指导。
二、MATLAB中的控制系统建模工具箱MATLAB提供了专门的控制系统工具箱，包括线性和非线性系统建模、控制器设计与分析等功能。
其中，Simulink是MATLAB中最重要的控制系统建模工具之一，它可以方便地用来搭建控制系统的框架，并进行仿真与分析。
三、建立控制系统数学模型在进行控制系统的建模之前，需要先确定系统的类型和工作原理。
常见的控制系统包括开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统中，控制器的输出不受被控对象的反馈作用影响；闭环控制系统中，控制器的输出受到被控对象的反馈作用影响。
在MATLAB中，可以通过使用Transfer Function对象或State Space对象来表示控制系统的数学模型。
Transfer Function对象用于线性时不变系统的建模，可以通过给定系统的分子多项式和分母多项式来定义一个传递函数；State Space对象则适用于非线性时变系统的建模，可以通过状态空间方程来定义系统。
四、利用Simulink搭建控制系统框架Simulink是一种基于图形化编程的建模仿真工具，在MATLAB中可以方便地使用它来搭建控制系统的框架。
通过简单地拖拽、连接不同的模块，可以构建出一个完整的控制系统模型。
首先，打开Simulink，选择相应的控制系统模板或从头开始设计自己的模型。
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。
基于 MATLAB／GUI 的过程控制仿真实验系统设计
基于 MATLAB／GUI 的过程控制仿真实验系统设计王红梅;张厚升;邢雪宁【摘要】为使学生更好地理解控制系统的结构及其特点，设计了基于MATLAB／GUI的过程控制仿真实验系统。
仿真系统借助GUIDE良好的界面管理，分层次设计了液位单回路控制、加热炉温度串级控制、锅炉汽包水位控制等八个子实验。
每个实验界面可进行参数设置、仿真结果显示、重要信息提示。
后台程序采用MALTAB 的m 文件或 Simulink实现。
该系统知识全面、内容设计合理、界面友好、使用简单、可操作性强。
%In order to make students better understand the structure and characteristics of the process control system ,the process control simulation system based on MATLAB/GUI was de‐signed .With the help of a GUIDE good interface management ,the simulation system hierarchical designs eight children experiment .For example ,liquid level single loop control ,furnace tempera‐ture cascade control and boiler drum water level control .Each experiment has the same charac‐ters:parameters can be set ,simulation results can be shown ,important messages are pointed out .Daemons use MALTAB m file or Simulink .This system has the characteristics of compre‐hensive knowledge ,reasonable content design ,friendly interface ,simple use ,and strong maneu‐verability .【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P58-60)【关键词】过程控制;MATLAB/GUI;仿真实验【作者】王红梅;张厚升;邢雪宁【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】TP373过程控制课程是自动化学科的主干专业课程，该课程理论性和实用性都很强.目前课程的体系结构主要是授课加实验的模式.通过对学生实验情况的观察，发现学生不能把课程知识和实验很好的结合，对系统的结构特点理解欠佳，致使做实验时一知半解，影响实验效果.鉴于此，本文开发的基于MATLAB/GUI的仿真实验系统重点弥补以上缺憾.一方面，借助MALTAB友好的界面显示特点使学生对理论知识有更直观的理解，另一方面，通过对仿真系统的构造加强对系统结构的认知，为今后在过程控制实验装置上进行实验打下基础.与传统实验装置相比，该仿真实验系统不需要传感器、变送器、执行器等实验装置，仅需有安装MATLAB软件的计算机就可进行实验，不受场地和时间的限制，实验投入少，实验成本低，而且可开放性强.过程控制课程主要包含三个核心内容：1)各种形式的系统结构，比如，单回路、串级系统、前馈-反馈系统等，应该重点掌握各结构的组成、特点及应用场合.2)理论分析，通过理论分析进一步验证系统的结构特点.3)参数整定，可按照一定的整定步骤，实现参数的最优化[1-2].为了使学生对以上内容有更好的掌握，仿真系统设计的总体思路是借助MATLAB/GUI仿真工具，直观、简洁的展示抽象的理论知识，借助MATLAB/Simulink，系统、全面的反映过程控制系统的结构特点和参数整定.本仿真系统考虑教学内容和学生的认知规律，由简入难，逐层的设计各实验.实验系统总体分为：简单系统、高性能系统、特殊系统、复杂系统四部分，每个系统下面又有相应的子实验.同时，子实验的实例选取特别注意和实际应用相结合.系统的整体结构如图1所示.MATLAB的GUI为用户提供了设计良好的人机交互界面的工具，通过它可以更好的管理程序，使操作变的更为简单、便捷.GUIDE界面中提供了按钮、列表框、复选框、文本框、滑块、坐标系、菜单等控件.界面生成过程主要包括界面设计和程序实现，具体步骤如下：1) 明确系统功能后，通过合理布置控件，制作友好的静态界面.2) 按一致性原则对各控件的属性进行设置.3) 根据功能要求，编写各控件的回调函数.4) 系统测试运行.2.1 统主界面设计的仿真系统的主界面主要实现两个功能：1)展示实验的整体内容；2)通过相应的控件进入到子实验.为此，设计了如图2所示的主界面.四个Panel控件用于区分四个不同种类的子实验，每个Panel里放有两个控件用于进入不同的子实验.每个Pushbutton的回调函数均完成执行关闭主界面并打开相应子实验界面功能.整个主界面力求做到设计简洁，层次清晰，使用方便.2.2 子实验界面当在主界面选择了子实验后，系统进入相应的实验.本系统共包括8个子实验，界面设计主要分为三个区域：1)参数设置区，该部分主要实现操作人员对系统参数的设置；2)显示区，将仿真结果以图形化的方式进行显示；3)子实验的仿真结构图及其它信息显示区，该区便于操作人员了解子实验系统的构成.本文以PID参数作用分析子实验及前馈—反馈子实验分别进行说明.PID参数作用分析子实验是通过分析系统的阶跃响应随某一参数的变化趋势，来更好的理解各参数的作用[3].这样界面操作中就需要能输入不同数值的比例系数、积分系数、微分系数，并将阶跃仿真结果进行显示.设计的PID参数作用分析子实验界面如图3所示.PID参数作用分析子实验GUI界面右边区域可以根据需要利用Edit控件设定比例、积分、微分系数，每个参数的意义及可变化的维数利用Text控件说明.参数设置完毕后点击相应的“开始仿真”按钮，则后台仿真程序运行，完毕后在左边的显示区域显示系统随参数变化的阶跃响应曲线.图3显示的是比例系数Kp从0.5变化到1.5时的系统阶跃响应曲线.界面中还提供了仿真中的重要信息——被控对象数学模型.当实验结束后可通过“返回”按钮回到图2系统主界面，继续进行其它子实验.本界面很关键的一点就是编写“开始仿真”按钮的回调函数.首先需要获取界面中用户在Edit控件输入的比例、积分或微分参数；然后将参数由字符型转化成数值型用于阶跃响应分析.前馈—反馈控制仿真实验是以工业中常用的换热器出口温度控制为例[4]，其中被加热液体的流量变化比较剧烈，采用前馈对该干扰进行补偿.该实验通过比较前馈-反馈控制与反馈控制的阶跃响应曲线的性能区别来体现前馈控制的作用.干扰信号取脉冲干扰和随机干扰两种形式，可通过界面中的按钮来进行选择.设计的前馈—反馈控制子实验界面如图4所示.在进行实验前，需先将前馈—反馈MATLAB/Simulink仿真程序中的手动开关打到相应的位置.Simulink仿真程序中的Manual Swith用于选择是否加入干扰，Manual Swith1用于选择干扰类型，Manual Swith2用于选择是否进行前馈补偿.界面中所有控件的回调函数都可以看到，学生一方面可以学习如何编写代码，另一方面可以根据需要对界面进行改进，更进一步还可以设计新的功能界面，这也是MATLAB的优势所在.子实验的运行都是通过后台的MATLAB的m文件或Simulink程序来实现.MATLAB/Simulink在编程方面尤其简便，通过选取相应的模块并连接，则能构建仿真系统.而且Simulink除了丰富的工具箱，还提供了用户自定义模块，方便用户使用.本文以基于MATLAB/Simulink的串级控制仿真程序为例进行介绍.程序通过串级控制与单回路系统的比较，理解串级结构形式的改变带来的性能变化，再通过对一次干扰和二次干扰的抗干扰能力的仿真分析，学习串级系统的抗干扰特点.仿真实例取自实际应用中的反应釜加热炉温度控制系统[5]，其中，加热炉温度为主变量，夹套温度为副变量的串级控制系统.构建的串级控制仿真系统结构如图5所示.程序中通过Manual Swith选择是单回路控制还是串级控制，Manual Swith1选择是否加入一次干扰，Manual Swith2选择是否加入二次干扰.将基于MATLAB/GUI的过程控制仿真实验系统应用于《过程控制》的教学，使学生直观的领会和理解该课程的各系统结构和理论知识，对调动学生的学习积极性以及提高学生的实验兴趣和实验能力都有相当的作用.一方面，学生通过MATLAB这一仿真平台，可以更快捷有效的编写仿真实验，其超强的计算能力和丰富的图形界面显示给知识的学习带来意想不到的效果；另一方面，教师可在授课时使用该软件进行理论知识的直观演示，增强知识的传授.同时，结合过程控制所学知识以及MATLAB软件，学生可自行根据需求将实验装置中没有的一些复杂控制系统通过仿真实验的形式加以实现，从而极大的培养学生学习能力.【相关文献】[1] 黄德先, 王景春, 金以慧. 过程控制系统[M]. 北京: 清华大学出版社, 2011.[2]潘永湘, 杨延西, 赵跃. 过程控制与自动化仪表[M]. 第二版. 北京：机械工业出版社, 2007[3]何佳佳, 候再恩. PID参数优化算法[J]. 化工自动化及仪表. 2010, 37(11): 1-4.[4]孙秀丽, 王培培. 前馈-反馈控制系统的具体分析及其MATLAB/Simulink仿真[J]. 中国集成电路, 2013(9), 54-58.[5]罗及红. 基于PID算法的炉窑温度串级控制系统设计[J]. 计算机测量与控制，2012, 20(12): 3243-3245.。
基于MATLABSimulink的AMT电控软件开发流程
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AMTdecoder子系统
AMTdecoder子系统主要实现变速箱档位译 码、换档手柄档位译码，车速计算等。
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Coordinator子系统
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AMTCtr子系统
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Brake子系统
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六、模型转换、定标、代码生成
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七、系统集成
集成工作在Mc9s12Dt128B的开发环境 CodeWarrior下进行，把自动生成代码和手写代 码添加到一个Project中，经过Compile 、Link生 成S19和map文件。
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八、标定和试验 标定－－－参数优化。 参数优化要求： 1，标定工程师能测量传感器和执行器信号（传统 测量技术和仪器可完成）。 2，标定工程师能实时地访问ECU内部数据和控制 参数，此时需要特殊的设备（MCS)，ECU也需 要向MCS提供一种接口（如：CCP、KWP2000 等）。
电动执行机构 执行机构 ASCS 液压执行机构 气动执行机构 控制单元（TCU）
我们AMT采用ISCe300电控柴油机＋12档变速 箱，执行机构全部采用气动方式。
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执行机构
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TCU硬件
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二、 TCU软件开发流程 TCU软件开发利用Matlab/Simulink、TargetLink 及 CANAPE，遵循V型开发模式。
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ECU标定框图2006-10-来自022标定过程
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统设计
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计目录摘要 (1)Abstract (2)1 概述 (3)1.1过程控制 (3)1.2串级控制系统 (5)1。
3 MATLAB软件 (6)1。
4 MCGS组态软件 (7)2 PID控制器原理 (9)2.1 PID控制器简介 (9)2。
2 PID控制系统 (10)2.3 PID控制参数的整定及方法 (11)2。
3。
1 PID控制参数的整定简介 (11)2。
3.2 PID控制参数整定方法 (11)3 建立被控对象模型 (14)3.1 被控对象建模 (14)3.2 测量被控对象阶跃响应曲线 (15)3。
3求取被控对象传递函数 (16)4 控制方案的设计及仿真 (21)4.1 设计控制系统框图 (21)4.2 Simulink控制系统仿真 (22)4.3仿真结果分析 (23)4。
4 串级控制与单回路控制系统抗干扰性能仿真 (25)5 结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录：英语资料及译文 (31)摘要本设计针对锅炉温度控制问题，综合应用过程控制理论以及近年来兴起的仿真技术、计算机远程控制、组态软件，设计了锅炉温度流量串级控制系统.首先，通过实验法建立锅炉的数学模型，得到锅炉温度与进水流量之间的传递函数，通过对理论设计的控制方案进行仿真，得到较好的响应曲线，为实际控制系统的实现提供先决条件。
其次，使用智能仪表作为控制器，组建现场仪表过程控制系统，通过参数整定，得到较好现场控制效果。
再次,实现积分分离的PID控制算法。
关键词：水温流量串级控制系统 PID控制仪表过程控制系统计算机过程控制系统AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level’s concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank’s liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model， and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next，I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system。
基于matlabsimulink的pid控制器设计
基于matlabsimulink的pid控制器设计1.引言1.1 概述概述部分：PID控制器是一种常用的控制算法，它通过不断地调整系统的输出来使其尽量接近所期望的目标值。
在工业控制领域，PID控制器被广泛应用于各种工艺过程和自动化系统中。
本文将以MATLAB/Simulink为工具，探讨基于PID控制器的设计方法。
PID控制器以其简单易实现、稳定性好的特点，成为许多控制系统的首选。
在文章的正文部分，我们将对PID控制器的基本原理进行详细介绍，并结合MATLAB/Simulink的应用，展示如何使用这一工具来设计和实现PID控制器。
在控制系统设计中，PID控制器通过测量系统的误差，即期望输出值与实际输出值之间的差异，并根据三个控制参数：比例项（Proportional）、积分项（Integral）和微分项（Derivative）来调整系统的输出。
比例项控制系统的响应速度，积分项消除系统的稳态误差，微分项抑制系统的震荡。
MATLAB/Simulink作为一款功能强大的仿真软件，提供了丰富的控制系统设计工具。
它不仅可以帮助我们直观地理解PID控制器的工作原理，还可以实时地模拟和分析系统的响应。
通过使用MATLAB/Simulink，我们可以轻松地进行PID控制器参数调整、系统性能评估和控制算法的优化。
总之，本文旨在介绍基于MATLAB/Simulink的PID控制器设计方法，通过理论介绍和实例演示，帮助读者深入理解PID控制器的原理和应用，并为读者在实际工程项目中设计和实施PID控制器提供参考。
在结论部分，我们将总结所得结论，并对未来进一步研究的方向进行展望。
文章结构部分的内容可以描述文章的整体架构和各个部分的内容大纲。
以下是对文章1.2部分的内容补充:1.2 文章结构本文主要由以下几个部分构成：第一部分是引言部分，包括概述、文章结构和目的等内容。
在概述中，将简要介绍PID控制器在自动控制领域的重要性和应用背景。
基于MATLAB进行控制系统的滞后-超前校正设计精选全文
可编辑修改精选全文完整版目录1 滞后-超前校正设计目的和原理 (1)1.1 滞后-超前校正设计目的 ............................................................................... 1 1.2 滞后-超前校正设计原理 ............................................................................... 1 2 滞后-超前校正的设计过程 .. (2)2.1 校正前系统的参数 (2)2.1.1 用MATLAB 绘制校正前系统的伯德图 .............................................. 3 2.1.2 用MATLAB 求校正前系统的幅值裕量和相位裕量 .......................... 3 2.1.3 用MATLAB 绘制校正前系统的根轨迹 .............................................. 4 2.1.4 对校正前系统进行仿真分析 ............................................................. 5 2.2 滞后-超前校正设计参数计算 .. (6)2.2.1 选择校正后的截止频率c ω ................................................................ 6 2.2.2 确定校正参数β、2T 和1T ................................................................. 6 2.3 滞后-超前校正后的验证 . (7)2.3.1 用MATLAB 求校正后系统的幅值裕量和相位裕量 .......................... 7 2.3.2 用MATLAB 绘制校正后系统的伯德图 .............................................. 8 2.3.3 用MATLAB 绘制校正后系统的根轨迹 .............................................. 9 2.3.4 用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析 .. (10)3 心得体会.................................................................................................................. 12 参考文献 . (13)用MATLAB进行控制系统的滞后－超前校正设计1 滞后-超前校正设计目的和原理1.1 滞后-超前校正设计目的所谓校正就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校正元部件，使系统满足给定的性能指标。
基于Matlab的牵引力控制系统研究软件平台开发
基于Matlab的牵引力控制系统研究软件平台开发1赵健 李幼德 李静 宋大凤 吴坚吉林大学汽车工程学院车辆工程系（130022）email:zhaojian@摘要：本文采用Matlab建立了一套用于牵引力控制系统研究过程中纯数字模拟、硬件在环试验和道路试验的软件平台。
首先利用Simulink工具箱建立适用于不同开发阶段的仿真模型，应用Matlab的图形库建立用户图形界面，并利用Matlab自带的数字仪表控制库在用户图形界面上加入了虚拟仪表，通过S函数实现Simulink模型和用户图形界面以及硬件系统的交互，并建立了基于stateflow的系统控制原型。
最后给出了几个该仿真软件在4x2汽车牵引力控制系统开发过程中的应用实例。
关键词：用户图形界面 牵引力控制系统 仿真软件平台 控制原型1．引言车辆在弱附着地面上行驶时，驱动轮非常容易发生过度滑转而导致车辆驱动性能、操纵性能和稳定性变差，弱附着地面牵引力控制系统通过减小发动机输出力矩同时向打滑车轮施加制动力矩的方法将驱动轮滑转控制在最佳范围之内，有效地提高车辆的牵引性能[1]–[3]。
在牵引力控制系统的开发过程中，采用纯数字模拟、硬件在环仿真、道路试验的步骤实现对系统软硬件的调试，这样可以大大缩短开发周期、节省开发资金，同时可以省去大量需要在危险工况下进行的道路试验，如冰雪路加速转向试验[4][5]。
在这一开发过程中，实用的仿真软件可以起到重要的作用。
本文采用Matlab建立了一套适用于上述开发流程中各阶段的软件平台。
首先利用Simulink工具箱建立了三套分别用于不同开发阶段的仿真模型，并建立了用户图形界面，利用Matlab对外部控件的支持在界面上加入了虚拟仪表，通过该界面可以实现仿真参数的调整和对仿真过程的控制，Simulink模型与用户图形界面间的交互通过m文件编写的S函数来实现。
用于硬件在环试验和道路试验的Simulink模型和控制原型需要与传感器和执行器实现硬件交互，这通过用C语言编写的S函数来实现。
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中北大学
毕业设计开题报告
学生姓名：王小龙学号：07050541X14学院、系：信息与通信工程学院
专业：自动化
设计题目：基于MATLAB的控制系统设计软件开发
指导教师:林都
2011年4月2日
毕业设计开题报告
类专业技术基础课程,在教学与研究过程中,常需要对控制系统用MATLAB进行仿究, MATLAB虽功能强大,对这方面的分析都有相应命令,但命令繁多,分析起来过于零散的性质有个整体的掌握,况且像MATLAB这么大的软件学起来也较困难。
为能够更快更好掌握控制系统的性质,把多而散的命令整合起来,开发了控制系统CAI应用软件。
使用此软件时用户只需输入系统参数,然后点击相关按钮,就可以快速得到所求相应的结果。
二．相关理论知识
控制工程基础是以讲述古典控制为主的机械类专业技术基础课程,在教学与研究过程中,常需要对控制系统用MATLAB进行仿真分析与研究,MATLAB虽功能强大,对这
方面的分析都有相应命令,但命令繁多,分析起来过于零散,难于对系统的性质有个整体的掌握,况且像MATLAB这么大的软件学起来也较困难.为能够更快更好掌握控制系统的性质,把多而散的命令整合起来,开发了控制系统CAI应用软件.使用此软件时用户只需输入系统参数,然后点击相关按钮,就可以快速得到所求相应的结果。
要将控制系统CAI应用软件结构图中的内容在用户界面里表现出来,就必须有参数输入、结果输出、图形仿真输出等,且这些都能进行对比分析,因此要求有个友好、操作简单、可读性强、易修改的图形用户界面,选择MATLAB中具有可视化编程能力的图形界面GUI,将它提供的工具与编程经验结合起来,完成软件界面的创建.。
图1控制系统CAI应用软件结构图
各级界面主要利用向导编辑器GUIDE中提供的控件,利用图标及其对应的功能来设计友好的交互式界面.使用Property Inspector修改控件属性,如背景色、前景色、字体及大小、位置、标志、类型等.借助GUI设计面板提供的控件布置编辑器Align Objects!,很容易的对所选对象进行水平、垂直和间隔排列布置.
通过图形界面中控件的操作来完成图形界面的功能,这些操作是通过函数代码的执行来完成的.函数代码的编制通过编写回调函数时实现,在编写时把该控件的函数代码直接书写在callback!属性中,或把函数代码放在一个自定义的M文件中,而在callback!中只写上其文件名.当操作该控件时,系统会自动执行callback!中所要求执
行的内容,将子菜单界面所保存的文件名与主界面的菜单名关联起来,完成相应的功能,从而实现整个软件设计。
控制系统CAI应用软件的最大优点是避免了在使用MATLAB软件命令繁多、难记的缺点,把多而散的命令整合成可执行的模块,在使用过程中,只要点击相应菜单即可,操作简单易行、快速可靠,且界面友好,可读性强.
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：软件采用MATLAB开发平台,利用其可视化编程能力的图形用户界面GUI,按照控制教学、实验、应用等内容,设计出相应的控制系统CAI应用软件结构图,如图1所示.系统主界面由6个主要子窗体模块构成,分别为时域响应分析、频域响应分析、根轨迹分析、稳定性分析、稳态误差分析及模型转换.通过单击主界面上子模块相应的按钮即可启动相应的子窗体,另三个按钮分别为系统功能简介、帮助和退出按钮.帮助和退出按钮是每一级窗体界面必须具备的按钮,通过帮助按钮可随时了解该窗体的相关内容和操作方法,通过退出按钮可实现任意一级窗体的自由退出,各功能子模块均为MATLAB系统的应用程序,以M文件形式出现.各软件模块主要的功能简介如下：
(1)时域响应分析模块中包括四种常见时间输入响应分析:阶跃响应分析、冲激响应分析、斜坡响应分析、加速度响应分析.其功能是输出相应的性能指标并绘制出系统的输入响应曲线.
(2)频域响应分析模块包括三种常见频域图形分析法:Nyquist图分析、Bode图分析、Nichols图分析,其功能是输出相应的分析结果并绘制出控制系统相应的图形.
(3)根轨迹图分析模块为输出相应的分析结果并绘制系统的根轨迹图,含开环系统增益k值、与k值对应的闭环系统特征根以及开环系统在右半平面的特征根个数.
(4)稳定性分析模块包括四个判断法:代数稳定判据、根轨迹判断法、Nyquist判据、Bode判据.通过相应法则和图形判断控制系统的稳定性.
(5)稳态误差分析模块功能为输出相应分析结果并绘制系统的误差响应曲线,包括比例环节、积分环节、一阶惯性环节、纯微分环节、导前环节、二阶振荡环节、高阶系统的稳态误差分析.
(6)模型转换模块包括传递函数模型、零极点模型、状态空间模型之间的转换.
对每一个模块内容在软件中将用菜单形式表示出来.
指导教师意见：
指导教师：
年月日
所在系审查意见：
系主任：
年月日。