《机电控制系统仿真与软件设计》详解
《控制系统仿真与CAD》学习的感想
《控制系统仿真与CAD》学习的感想学习了《控制系统仿真与CAD》这门课程。
在这一过程中我学了很多东西，最直接的就是将控制理论和MATLAB软件联系起来，用计算机来仿真在《自动控制原理》中所学的内容，即利用MATLAB软件来对自动控制系统进行仿真，以验证所学的知识并且得到比较直观的结论。
控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。
控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变化的量。
控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。
控制系统仿真是建立在控制系统模型基础之上的控制系统动态过程试验，目的是通过试验进行系统方案论证，选择系统结构和参数，验证系统的性能指标等。
MATLAB不仅仅是一门编程语言，还是一个集成的软件平台，它包含以下几个主要部分：MATLAB语言、集成工作环境、MATLAB图形系统、数学函数库、交互式仿真环境Simulink、编译器、应用程序接口API、工具箱、Notebook 工具。
而在控制系统CAD中我们较多的是使用MATLAB数学函数库中的函数来对控制系统进行仿真与处理。
另外，也利用MATLAB交互式仿真环境Simulink 来构建系统的结构框图，这样更直接的应用于不知道系统传递函数的情况下来得到系统的仿真结果，从而省去了计算传递函数的复杂计算。
MATLAB它具有丰富的可用于控制系统分析和设计的函数，MATLAB的控制系统工具箱提供对线性系统分析、设计和建模的各种算法；MATLAB的仿真工具箱(Simulink)提供了交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。
通过在传递函数的建立、绘制响应的曲线等方面谈了我学习的经历，以及整个对控制系统仿真的整体过程。
在学习过程中还有利用Simulink工具箱绘出系统的结构框图，再调用这个框图来产生出传递函数再进行仿真计算。
这样的话可以更方便的对控制系统进行仿真与设计，而不用去通过复杂的方式去求去传递函数，然后再去计算响应，绘制响应曲线。
机电系统建模与仿真ch1
第一章 绪论——建模及仿真在机电 系统设计与开发中的作用
1.2.2 仿真在机电系统设计中的作用 • 仿真的定义 • 仿真的类型： 物理仿真——基于物理模型的仿真 数学仿真——基于数学模型的仿真 半物理仿真——一部分数学模型、一部分 物理模型
第一章 绪论——建模及仿真在机电 系统设计与开发中的作用
第一章 绪论——建模及仿真在机电 系统设计与开发中的作用
半物理仿真之硬件在回路仿真
半物理仿真之软件在回路仿真
半物理仿真之人在回路仿真
第一章 绪论——建模及仿真在机电 系统设计与开发中的作用
• 机电系统仿真的任务： 在理论分析阶段通过对系统运行状态的模拟 来分析和验证设计方案的正确性和合理性。 在样机制作阶段和试验阶段，检验控制模 型的优劣。 对于仿真的要求：简单性与精确性的矛盾， 分析成本与模型有效性的矛盾；数学模型是对于 实际物理系统的近似数学描述，而非物理系统本 身，重要的是数学模型要能够满足设计需要。
第一章 绪论 ——机电系统常用的计算机仿真软件
1.3 机电系统常用的计算机仿真软件 • Pro/Engineer：零件三维模型、机械装配，同时 配备有有限元和运动学分析模块 • ANSYS：基于有限元方法的力学分析 • ADAMS：Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System机械系统动力学分析 • MATLAB：Matrix Laboratory
• 典型机电系统：无人工厂
第一章 绪论——建模及仿真在机电 系统设计与开发中的作用
1.2 建模及仿真在机电系统设 计与开发中的作用 1.2.1 机电系统开发的技术路线 • 拟定目标及初步技术规范、 可行性分析、初步设计（总 体方案设计）、总体方案的 评价与评审、理论分析建 模、仿真、模拟试验）、详 细设计（样机设计）、详细 设计方案的评价与评审、试 制样机、样机试验测试、技 术鉴定
(完整版)宇龙机电控制仿真软件介绍
《宇龙机电控制仿真软件V3.3》介绍上海宇龙软件工程有限公司开发的《宇龙机电控制仿真软件》是用于电气自动化、机电一体化及相关专业教学和实训的仿真软件。
《宇龙机电控制仿真软件》由一个元器件库和用户可以选择一些元器件进行自由搭建所想象控制系统的工作仿真区构成。
元器件库由电路元器件、液压元器件、气动元器件以及各种控制对象组成。
《宇龙机电控制仿真软件》的元器件库是一个开放式的资源库，可根据需求将各种元器件和控制对象添加到现有库中。
宇龙机电控制仿真软件界面《宇龙机电控制仿真软件》是纯软件的实验实训仿真软件。
因此，不仅具有投资小、占地面积小、安全、耐用无损耗等优点。
1、电路元器件通用继电器、中间继电器、电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器、接触器、按钮开关、万能转换开关、熔断器、液位传感器、电磁阀、限位开关、固态继电器、刀开关、PLC、各种电源、控制变压器、桥式整流器、电磁吸盘、交通灯及各种灯具、数码管、各种电动机等。
PLC是其中一类重要电路元器件。
目前，已经涵盖了欧姆龙、西门子和三菱系列PLC。
本系统中提供了以上三种系列PLC部件的仿真程序编辑器。
在这些编辑器中，用户可以进行PLC程序的编制。
三菱PLC程序编辑仿真界面接触器360度可视外形图接触器结构示意图接触器控制原理示意图常用低压电器外形示意图2、液压元器件动力元器件、各种控制元器件和各种执行元器件。
控制元器件包括：电磁式换向阀、液控式换向阀、手动换向阀、单向阀、调速阀、减压阀、压力继电器、溢流阀、节流阀、行程阀等。
液压元器件图如下：3、气动元器件：气动元器件与液压元器件类似。
4、控制对象控制对象都是由一个平面或三维立体的图形所描述。
所有控制对象都可以由用户自己搭建的控制系统进行控制运行。
因此，控制对象使得所搭建的控制系统可视化了。
软件包含一些教学过程中常用的控制对象：例：交通信号灯界面5、自由搭建控制系统用户可以通过鼠标操作，从元器件库中选择所需要的各种元器件（比如：各种开关、液压件、电机等）放入到仿真工作区。
控制系统仿真试题及答案
《控制系统仿真》期终考查试题学生姓名：学号：班级：自动化101学院：电气工程学院老师：吴钦木2013 年12 月24 日一、程序设计题(给出程序和运行结果) 1、请编程实现求取满足12010mi i =>∑的m 的最小值。
答：>> mysum=0; >> for m=1:2010 mysum=mysum+m;if(mysum>2010)break;end end >> m m =63 >>2、已知多项式21()359f x x x =-+,22()41f x x x =+-,试编程求312()()()0f x f x f x =⨯=的解，并找出其解大于零的值。
答：>> p1=[3 -5 9]; >> p2=[1 4 -1]; >> p=conv(p1,p2); >> x=roots(p); >> b=x>0; >> c=x(x>0) c =0.8333 + 1.5184i 0.8333 - 1.5184i 0.2361 >>二、作图题(给出程序和运行结果)1、 已知220s in 100U t π=（伏）, 23)B U t ππ=+（伏）,43)C U t ππ=+（伏）,0t =~0.1（秒），请利用MA TLAB 软件在一个图形界面的三个不同区域分别绘制A U ,B U ,C U 相对于时间t 的波形，并要求图形区域有栅格。
答：>> t=0:0.001:0.1;ua=220*sqrt(2)*sin(100*pi*t); subplot(3,3,1); plot(t,ua); gridub=220*sqrt(2)*sin(100*pi*t+2*pi/3);subplot(3,3,2); plot(t,ub); griduc=220*sqrt(2)*sin(100*pi*t+4*pi/3); subplot(3,3,3); plot(t,uc); gridA U ,B U ,C U 相对于时间t 的波形2、 已知一系统的传递函数为325()362s G s s s s +=+-+试利用MA TLAB 建立系统的零极点传函表达式和状态空间表达式，并绘制出系统的单位阶跃响应图。
机电控制系统分析与设计大作业之一--基于matlab的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真
《机电控制系统分析与设计》课程大作业一基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真学院：专业：班级：学号：姓名：1.前言从七十年代开始，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。
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一、 应用现状带电流截止负反馈环节、采用PI 调节器的单闭环调速系统，既保证了电动机的安全运行，又具有较好的动、静态性能。
然而仅靠电流截止环节来限制起动和升速时的冲击电流，性能并不令人满意，为充分利用电动机的过载能力来加快起动过程，专门设置一个电流调节器，从而构成电流、转速双闭环调速系统，实现在最大电枢电流约束下的转速过渡过程最快的“最优”控制。
本节介绍双闭环调速系统。
二、 设计参数转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动。
电机参数：额定功率 200W ； 额定电压 48V ； 额定电流 4A ；额定转速 500r/min ；电枢回路总电阻 R=8Ω； 允许电流过载倍数 λ=2； 电势系数C e =0.04V ·min/r ； 电磁时间常数T L =0.008s ； 机电时间常数 T m =0.5；电流反馈滤波时间常数T oi =0.2ms ； 转速反馈滤波时间常数T on =1ms要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压U *nm =U *im =10V ； 两调节器的输出限幅电压为10V ；PWM 功率变换器的的开关频率f=10kHz ； 放大倍数K=4.8； 动态参数设计指标： 稳态无静差；电流超调量i δ≤5%；空载启动到额定转速时的转速超调量δ≤25%； 过渡过程时间t s =0.5s 。
机电系统的模拟仿真与分析
机电系统的模拟仿真与分析电子与电气工程是现代科技领域中至关重要的学科之一。
随着科技的不断发展，机电系统的模拟仿真与分析在电子与电气工程中扮演着重要的角色。
本文将探讨机电系统的模拟仿真与分析的意义、方法以及应用。
一、机电系统的模拟仿真与分析的意义机电系统是由电气设备和机械设备组成的复杂系统，广泛应用于各个领域，如工业制造、交通运输、能源等。
通过对机电系统进行模拟仿真与分析，可以帮助工程师更好地理解系统的运行原理和性能特点，提前发现潜在问题，优化设计方案，提高系统的可靠性和效率。
二、机电系统的模拟仿真与分析的方法1. 建立数学模型：首先，需要对机电系统进行建模，将其抽象成数学方程或模型。
这一步骤需要对系统的结构、参数、工作原理等进行深入的了解和分析。
常用的建模方法包括等效电路法、微分方程法、状态空间法等。
2. 选择仿真工具：在建立数学模型之后，需要选择合适的仿真工具进行仿真分析。
目前市场上有很多专业的仿真软件，如MATLAB、Simulink、ANSYS等。
这些软件提供了丰富的模型库和仿真工具，能够辅助工程师进行系统的仿真分析。
3. 进行仿真实验：通过仿真软件，可以对机电系统进行各种仿真实验。
例如，可以模拟不同工况下系统的运行情况，分析系统的响应特性、能耗、稳定性等。
仿真实验可以帮助工程师更好地理解系统的性能，并进行参数优化和设计改进。
4. 分析仿真结果：在进行仿真实验后，需要对仿真结果进行分析和评估。
通过对仿真结果的分析，可以了解系统的优势和不足之处，找出问题所在，并提出改进措施。
这一步骤需要运用工程知识和经验，结合仿真结果进行综合分析。
三、机电系统的模拟仿真与分析的应用机电系统的模拟仿真与分析在实际工程中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 工业制造：在工业制造领域，机电系统的模拟仿真与分析可以帮助工程师优化生产线的布局和运行参数，提高生产效率和产品质量。
通过仿真实验，可以模拟不同工况下的生产线运行情况，分析瓶颈和优化方案，提高生产线的整体性能。
《控制系统仿真》课程论文模板
基于全转速范围内的直接转矩控制调速系统的研究学号姓名成绩摘要：建立了一种包含弱磁控制的直接转矩调速控制系统仿真模型，实现了感应电动机全转速范围内的速度控制，既可以实现同步转速以下的恒转矩调速，又可以实现弱磁范围内的恒功率调节。
仿真结果显示系统的调速性能良好，在换向调速过程中，无抖动和超调现象，很好地实现了电动机调速的四象限特性，弱磁控制过程平稳。
对研究全转速范围内直接转矩调速控制具有较好的参考价值。
关键词：直接转矩控制；调速；弱磁；仿真Research of Direct Torque Control Speed Adjustment Systemwithin Full-speed RangeAbstract: A simulation system of direct torque control speed adjustment system is introduced, it include field-weakening control. The simulation system realized induction-motor speed control within full-speed range, constant torque adjustment less than foundation speed and constant power adjustment greater than foundation speed. The results of simulation show that system performance is excellent. The ripple and overshoot of speed are reduced; the four-quadrant characteristic of induction-motor varying speed is achieved successfully; the field-weakening control is very smooth. The simulation model has better reference meaning for researching direct torque control system within full-speed range.Keyword: direct torque control, adjustment speed, flux weakening, simulation1．引言直接转矩控制系统具有控制结构简单、动态响应快等特点，它在很大程度上解决了矢量控制中计算复杂、特性易受电动机参数变化的影响、实际性能难以达到理论分析结果的一些重要技术问题[1]。
机电系统建模与仿真 1概述讲解
4.2 仿真在机电系统设计中的作用
? 仿真的定义 仿真是指对现实系统某一层次 抽象属性的模仿。其基本思
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 对真实过程的认识。它所遵循的基本原则是 相似性原理。
计算机仿真是基于所建立的系统仿真模型，利用计算机 对系统进行分析与研究的方法。
为什么要用仿真模型？
? 典型机电系统：自动化制造单元；顺序控制问题
? 典型机电系统：柔性制造单元；具有生产规划和调度能力
? 典型机电系统：无人工厂
4 仿真在机电系统设计与开发中的作用
4.1 机电系统开发的技术路线
? 拟定目标及初步技术规范、可行性分 析、初步设计（总体方案设计）、总 体方案的评价与评审、理论分析（建 模、仿真、模拟试验）、详细设计 （样机设计）、详细设计方案的评价 与评审、试制样机、样机试验测试、 技术鉴定
第1章 绪论
1.1 机电系统概述 1.1.1 机电一体化技术产生的背景 ? 机械技术向自动化、智能化发展的产物 ? 电子技术向机械工业领域的渗透 1.1.2 机电一体化的基本概念 ? 机电一体化的定义，机电一体化技术和产品
Mechatronics=Mechanics+Electronics 机械电子学 =机械学+电子学
离散时间 模型
连续时间 模型
建立模型的方法：数理方法（白箱）、试验建模（白、灰、黑
系统 模型
非线性 线性
连续 离散 混合
单变量 多变量
定常 时变
模型描述变量的轨迹
空间连续变化模型 空间不连续变化 模型
离散（变化） 模型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
模 型形 式
偏微分方程 常微分方程
差分方程 有限状态机 马尔可夫链
《控制系统仿真》课程标准
《控制系统仿真》课程标准一、课程概述（一）课程性质系统仿真是研究、设计、分析各种复杂系统的重要工具，广泛应用于国防、军事、能源、交通等工程与非工程领域，特别是近几十年来，随着计算机技术的发展，在各类应用需求的拉动和相关学科技术的推动下，系统仿真技术已经迅速发展成为一门具有通用性、战略性和跨学科的综合性技术，并与科学计算一起，成为继理论研究、实验研究之后第3种认识和改造客观世界的重要手段。
目前，系统仿真课程已经成为系统工程、自动化等多个学科专业的一门主要课程。
本课程侧重于系统仿真，尤其是控制系统仿真的基本原理与基本理论及其实现和应用的介绍，为了尽量减少与其他课程或教材内容重复，对可以在其他课程学习的知识如自动控制理论、程序设计基础知识等不做过多讲述。
本课程注意理论和实践相结合，所有例子均采用MATLAB语言及其基础的函数来实现和验证相关理论方法，以便于学生理解和实践，并方便以图形方式直观表示及与MATLAB的专用仿真库函数实现的结果进行比较，学生可直接动手在MATLAB集成环境中运行实践。
本课程是高等院校自动控制、电子工程、通信等电子信息类专业、高职机电一体化专业现控方向的专业学习领域必修课程，是校企合作开发的基于工作过程的实验（训）课，单独设置实践环节的课程。
（二）课程定位本课程力求理论与工程实际相结合，使学生不仅能掌握数字仿真的基本原理，而且能实际应用仿真技术进行控制系统的设计、分析和研究。
一方面，系统地介绍控制系统设计与分析过程中所涉及的仿真理论以及仿真方法。
首先分析系统理论、系统辨识与系统仿真三者的关系，初步介绍了仿真的过程及仿真技术的应用，使学生对仿真技术有一个全面的认识；然后分别介绍各种仿真理论，包括连续系统的数字仿真、采样控制系统的数字仿真、数字控制器控制规律的实现以及实时仿真、控制系统的参数最优化技术。
另一方面，从仿真技术的理论分析入手，以工程应用为目标，通过一些工程实例介绍仿真技术的应用，介绍数字仿真技术的最新发展与应用以及matlab仿真软件的使用方法和先进的可视化数字仿真技术的基本原理。
机电一体化教学中仿真软件的应用分析
机电一体化教学中仿真软件的应用分析刘东利【摘要】机电一体化教学中存在很多问题，主要是学生的实践能力太低，为了解决这一问题，在机电一体化教学中引入了仿真软件。
本文对Proteus仿真软件进行了简单介绍，并以其在机电一体化电路设计中的实例应用，阐述了仿真软件Proteus的电路设计全过程。
%Teaching Mechatronics exist many problems,mainly students practical ability is too low,in order to solve this problem,the introduction of teaching mechatronics simulation software.In this paper, Proteus simulation software for a simple introduction,and its circuit design in mechatronics application instance,describes the circuit design simulation software Proteus whole process.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2014(000)015【总页数】3页(P140-141,84)【关键词】机电一体化;Proteus仿真软件;应用【作者】刘东利【作者单位】东营职业学院，东营，257091【正文语种】中文“机电一体化”是工业发展的必然趋势，它是结合了信息技术、电子技术及机械技术，是一种高新技术，实现了生产过程和产品的最优。
机电一体化的飞快发展，促进了工业的飞速发展。
企业要想生存，必须发展机电一体化，抢占技术的制高点。
因此，在机械制造和机械电子工程中，机电一体化是十分重要的课程。
机电一体化的教学实践性非常强，所以在教学过程中必须结合仿真软件，比如，单片机接口技术的设计，只有利用仿真软件，才能充分掌握单片机接口系统的仿真方法及电路设计。
控制系统设计与仿真
控制系统设计与仿真控制系统在现代科技领域中扮演着重要的角色。
它们被广泛应用于工业自动化、机器人技术、交通运输系统、电力系统和航空航天等领域。
为了确保控制系统的性能和可靠性，设计和仿真是不可或缺的步骤。
本文将介绍控制系统设计与仿真的概念、方法和相关工具，并探讨其中的一些关键问题。
一、控制系统设计概述控制系统设计是一个涉及多学科知识的复杂过程，它涉及到数学建模、信号处理、系统辨识、控制理论和实验验证等方面。
其目标是设计出一个能够满足特定要求的控制器，并实现对被控对象的准确控制。
控制系统设计过程可分为以下几个基本步骤：1. 系统建模：将被控对象建立数学模型，通常使用微分方程、差分方程或状态空间模型来描述系统的动态特性。
2. 控制器设计：根据系统的特性和要求，选择适当的控制策略（如比例-积分-微分（PID）控制、模糊控制、自适应控制等），并设计控制器的参数。
3. 控制器调整：通过仿真或实验验证，不断调整控制器参数，以使系统达到最佳性能。
4. 性能评估：通过指标（如稳态误差、响应速度、系统稳定性等）对系统的性能进行评估，并进行必要的优化。
二、控制系统仿真工具控制系统仿真是设计过程中的重要环节。
它可以帮助工程师在计算机上模拟和分析控制系统的行为，验证设计的正确性，并优化控制器的性能。
以下是几种常用的控制系统仿真工具：1. MATLAB/Simulink：MATLAB是一种强大的科学计算软件，Simulink是其配套的可视化建模和仿真工具。
它提供了丰富的控制系统模型库，方便用户进行系统建模、控制器设计和仿真分析。
2. LabVIEW：LabVIEW是国际上广泛使用的数据采集与控制系统设计软件。
它具有友好的图形化编程界面，支持多种硬件设备的控制和数据处理，适用于复杂系统的建模和仿真。
3. Simulink Real-Time：Simulink Real-Time是Matlab/Simulink的一个工具箱，用于系统的实时仿真与测试。
控制系统建模与仿真设计课程
控制系统建模与仿真设计课程控制系统建模与仿真设计课程是现代工程学科中的重要课程之一。
它主要通过理论和实践相结合的方式，培养学生对控制系统建模与仿真设计的基本理论和技术的掌握，以及解决实际问题的能力。
本文将从控制系统建模和仿真设计的概念、方法和应用三个方面进行论述。
一、控制系统建模控制系统建模是控制系统理论的基础，它是将实际系统抽象为数学模型的过程。
控制系统建模的目的是为了更好地理解和分析系统的动态特性，为后续的控制器设计和性能优化提供理论基础。
在控制系统建模中，一般使用微分方程、差分方程、状态空间等数学模型来描述系统的动态行为。
通过建立准确的数学模型，可以对系统进行仿真分析，从而预测系统的响应和性能。
二、仿真设计方法仿真设计是通过计算机模拟实际系统的运行过程，以评估和优化控制系统的性能。
仿真设计可以分为离散事件仿真和连续系统仿真两种类型。
离散事件仿真主要用于模拟离散事件系统，如计算机网络、生产线等；而连续系统仿真则主要用于模拟连续时间系统，如机械系统、电气系统等。
在仿真设计过程中，可以通过调整系统参数、改变控制策略等方式来优化系统的性能，以达到设计要求。
三、应用领域控制系统建模与仿真设计在现代工程领域有着广泛的应用。
以航空航天、汽车、机械等工程为例，控制系统建模与仿真设计可以用于飞行器的姿态控制、汽车的车身稳定性控制、机械臂的运动轨迹规划等。
此外，控制系统建模与仿真设计还被广泛应用于电力系统、化工过程控制、医疗设备等领域。
通过控制系统建模与仿真设计，可以提高系统的控制精度和稳定性，降低系统的能耗和成本，提高系统的安全性和可靠性。
控制系统建模与仿真设计课程是现代工程学科中重要的一门课程。
通过学习这门课程，可以培养学生对控制系统建模与仿真设计的基本理论和技术的掌握，提高解决实际问题的能力。
控制系统建模与仿真设计在各个工程领域都有着广泛的应用，可以提高系统的控制精度和稳定性，降低系统的能耗和成本，提高系统的安全性和可靠性。
宇龙机电控制仿真软件介绍
《宇龙机电控制仿真软件V3.3》介绍上海宇龙软件工程有限公司开发的《宇龙机电控制仿真软件》是用于电气自动化、机电一体化及相关专业教学和实训的仿真软件。
《宇龙机电控制仿真软件》由一个元器件库和用户可以选择一些元器件进行自由搭建所想象控制系统的工作仿真区构成。
元器件库由电路元器件、液压元器件、气动元器件以及各种控制对象组成。
《宇龙机电控制仿真软件》的元器件库是一个开放式的资源库，可根据需求将各种元器件和控制对象添加到现有库中。
宇龙机电控制仿真软件界面《宇龙机电控制仿真软件》是纯软件的实验实训仿真软件。
因此，不仅具有投资小、占地面积小、安全、耐用无损耗等优点。
1、电路元器件通用继电器、中间继电器、电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器、接触器、按钮开关、万能转换开关、熔断器、液位传感器、电磁阀、限位开关、固态继电器、刀开关、PLC 、各种电源、控制变压器、桥式整流器、电磁吸盘、交通灯及各种灯具、数码管、各种电动机等。
PLC 是其中一类重要电路元器件。
目前，已经涵盖了欧姆龙、西门子和三菱系列PLC 。
本系统中提供了以上三种系列PLC 部件的仿真程序编辑器。
在这些编辑器中，用户可以进行PLC 程序的编制。
三菱PLC 程序编辑仿真界面接触器360度可视外形图接触器结构示意图接触器控制原理示意图常用低压电器外形示意图2、液压元器件动力元器件、各种控制元器件和各种执行元器件。
控制元器件包括：电磁式换向阀、液控式换向阀、手动换向阀、单向阀、调速阀、减压阀、压力继电器、溢流阀、节流阀、行程阀等。
液压元器件图如下：3、气动元器件：气动元器件与液压元器件类似。
4、控制对象控制对象都是由一个平面或三维立体的图形所描述。
所有控制对象都可以由用户自己搭建的控制系统进行控制运行。
因此，控制对象使得所搭建的控制系统可视化了。
软件包含一些教学过程中常用的控制对象：5、自由搭建控制系统用户可以通过鼠标操作，从元器件库中选择所需要的各种元器件（比如：各种开关、液压件、电机等）放入到仿真工作区。
《机电系统动态仿真》实验指导书2010版
实验一MATLAB基本操作一、实验目的：①通过上机实验操作，使学生熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件，进行矩阵运算、图形绘制、数据处理。
②通过上机操作，使得学生掌握Matlab变量的定义和特殊变量的含义，理解矩阵运算和数组运算的定义和规则。
③通过上机操作，使得学生掌握数据和函数的可视化，以及二维曲线、三维曲线、三维曲面的各种绘图指令。
For personal use only in study and research; not for commercial use二、实验原理与说明Matlab是Matrix 和Laboratory两词的缩写，是美国Mathworks公司推出的用于科学计算和图形处理的可编程软件，经历了基于DOS版和Windows版两个发展阶段。
三、实验设备与仪器：PC电脑，Matlab7.0仿真软件四、实验内容、方法与步骤：数组运算与矩阵运算数组“除、乘方、转置”运算符前的“.”决不能省略，否则将按矩阵运算规则进行运算；执行数组与数组之间的运算时，参与运算的数组必须同维，运算所得的结果也与参与运算的数组同维。
A=[ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];B=[-1 -2 -3；-4 -5 -6；-7 -8 -9];X=A.*Bplot用于二维曲线绘图，若格式为plot（X，Y，’s’），其中X为列向量，Y是与X等行的矩阵时，以X 为横坐标，按Y的列数绘制多条曲线；若X为矩阵，Y是向量时，以Y为纵坐标按X的列数（或行数）绘制多条曲线。
参考程序如下：t=(0:pi/100:pi)'y1=sin(t)*[-1 1];y2=sin(t).*sin(9*t);plot(t,y1, 'r:', t, y2, 'b-.')axis([0 pi, -1, 1])title('Drawn by Dong-yuan GE')程序运行界面如下：plot3用于三维曲线绘制，其使用格式与plot十分相似。
机电系统设计与仿真.PPT
2 同步电动机
➢同步电机具有与步进电机相近的特 性，可工作于步进方式，转速不受 负载变化的影响，稳定性高，在整 个调速范围内电机的转矩和过载能 力保持不变。
➢同步电机适用于高性能伺服系统， 异步伺服电机适用于机床的进给驱 动及其它功率较大的伺服系统。
5.1.4 液压与气压伺服元件
1. 液压伺服元件
➢ 定位自锁能力，永磁式和混合 式步进 电机在断电后仍可自锁. ➢ 存在步距角误差，但误差不积 累。 ➢ 转角、转速不受电源电压波动 和负载变化的影响。 ➢ 需要专用的驱动电源，电源对 电机的工作性能影响很大。 ➢ 启动频率和最高运行效率相差 很大，启动频率大小与负载惯量有 关。 ➢ 常用于自动化仪表和小功率位 置伺服系统
气压伺服元件主要有开关阀和比例 阀，其主要特点为： ➢ 工作介质来源于空气，方便且无污染。 ➢ 反应速度快。 ➢ 负载能力较差。 ➢无污染，适用于各种生产线、食品 或 药品的生产线。
➢具有很好的调速特性，调速范围宽。电 枢串电阻调速、改变电枢电压调速、 PWM调速、改变励磁的恒功率调速， 双闭环直流调速等各种调速方式。
➢较大的启动转距、功率大、响应速度 快。
➢可通过闭环实现调速、力矩和位置伺 服控制。
➢ 永磁式直流电机可以工作堵转状态 （转速为零）。
➢断电不能自锁，需要配置专用电磁 制动器才能实现断点后的定位。
RE36特性曲线
5.1.3 交流伺服电动机和同步电机
➢1 交流伺服电动机
➢调速性能好，调速范围宽。 ➢ 输出功率大。比步进电机和直流电机具 有更大的输出功率。 ➢通过闭环实现速度控制或位置控制。 ➢ 异步伺服电机的工作原理与普通的笼型 异步电机基本相同，成本较低。
➢ 调速方式
变频调速：改变电源的频率和电压
《控制系统仿真》课件
模拟高速公路的交通流，对智能交通系统进行评估和优化，提高高速公路的通 行效率和安全性。
机器人控制系统的仿真
工业机器人控制
通过仿真技术模拟工业机器人的运动轨迹和作业过程，对机 器人的控制系统进行优化和控制，提高生产效率和作业精度 。
服务机器人控制
模拟服务机器人的交互过程和作业环境，对机器人的感知和 决策系统进行评估和优化，提高服务机器人的智能化水平。
01
02
高效性
通过计算机进行仿真，大大缩短了实 验时间，提高了效率。
03
安全性
在真实系统上进行实验前，先进行仿 真实验，可以避免不必要的损失和危 险。
05
04
可重复性
仿真实验可以重复进行，方便对同一 问题从不同角度进行分析。
仿真在控制系统中的作用
预测系统性能
通过仿真实验，可以预测实际系统的性能， 为系统设计提供依据。
某型汽车自动驾驶控制系统的仿真实验
总结词
汽车自动驾驶控制系统是未来智能交通系统 的重要组成部分，通过仿真实验可以模拟汽 车在不同道路条件下的行驶轨迹和姿态变化 ，评估自动驾驶控制系统的性能和安全性。
详细描述
该实验采用汽车数学模型和计算机仿真技术 ，模拟了汽车在不同道路条件下的行驶行为 ，包括道路几何特征、交通流和车辆动力学 等子系统的相互作用。通过调整控制参数和 优化算法，实验结果验证了自动驾驶控制系
某型无人机控制系统的仿真实验
总结词
无人机控制系统是实现无人机自主飞行的关 键，通过仿真实验可以模拟无人机的飞行轨 迹和姿态变化，评估控制系统的性能和可靠 性。
详细描述
该实验采用无人机数学模型和计算机仿真技 术，模拟了无人机在不同飞行条件下的动态 行为，包括飞行动力学、导航和控制等子系 统的相互作用。通过调整控制参数和优化算 法，实验结果验证了控制系统的稳定性和鲁 棒性。
控制系统建模与仿真教材
控制系统建模与仿真教材控制系统建模与仿真是现代自动控制领域中重要的一门课程，它可以帮助控制领域的学习者理解和掌握控制系统的运行原理与设计方法。
控制系统建模与仿真教材在学生学习过程中起着重要的作用，本文将从教材内容、教学方法以及应用举例等方面进行详细阐述。
控制系统建模与仿真教材的内容一般包括控制系统的基本概念、数学模型以及仿真方法。
首先，教材会介绍控制系统的基本概念，如开环系统和闭环系统的区别，以及反馈控制和前馈控制等概念。
然后，教材会详细介绍控制系统的数学建模方法，如传递函数法、状态空间法和频域分析法等。
最后，教材还会介绍控制系统的仿真方法，如基于MATLAB/Simulink的仿真方法以及其他仿真工具的使用。
在教学方法方面，教材可以采用理论讲授和实践操作相结合的方式。
理论讲授部分可以通过幻灯片、讲解和案例分析等方式进行，给学生提供清晰的知识框架和概念。
实践操作部分可以通过计算机实验、仿真软件操作和实际系统实验等方式进行，让学生亲自动手操作，深入理解建模和仿真的过程。
同时，教材还可以设置习题和案例分析，帮助学生巩固和应用所学知识。
控制系统建模与仿真教材的应用举例具有很大的实际意义。
控制系统建模与仿真在工程领域有广泛的应用，比如机械控制系统、电气控制系统、化工控制系统等。
教材可以给出这些领域相关的案例，让学生了解不同领域的控制系统建模和仿真的需求和方法。
同时，教材还可以介绍一些优秀的控制系统仿真软件和工具，如MATLAB/Simulink 和LabVIEW等，让学生能够熟练运用这些工具进行建模和仿真。
总之，控制系统建模与仿真教材是学习控制系统的重要教学资料。
它可以通过系统化的教学内容、实践操作和案例分析等方式，帮助学生理解和掌握建模和仿真的基本理论和方法。
此外，教材还应该关注实际应用，通过举例和介绍相关工具和软件，让学生了解控制系统建模与仿真在不同领域中的实际应用。
相信这样一本全面而实用的教材，将对学生的学习和未来的实际工作产生积极的影响。
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机械与车辆学院《机电控制系统仿真与软件设计》报告（2014-2015学年第一学期）课程设计题目：水塔水位机电控制系统设计与仿真一、课程设计性质和目的机械电子工程专业是一个对实践、应用能力要求很强的专业，机电控制系统设计与仿真课程学习的目的是让学生借助MATLAB软件来研究机电控制系统的设计方法，与传统控制系统设计采用直接编写程序代码不同的是，本课程是在MATLAB/SIMULINK中设计出控制系统模型，再通过Embedded Coder将控制系统模型生成可执行的C代码，然后加载至MCU中去，采用这种新颖的方法，不用再专注于繁琐程序代码的编写工作，而可以将精力花费在控制算法的研究上。
通过学习本课程让学生也了解现代控制行业发展趋势及控制系统实现的先进方法。
二、课程设计的内容及要求在Proteus中建立起水位控制系统仿真模型，如图所示：B表示为下限水位传感器，C表示为上限水位传感器，D1为指示灯，电机为泵。
图1 水位控制系统仿真模型下限水位传感器B接单片机P1.0管脚，上限水位传感器接单片机P1.1管脚，指示灯D1接单片机P1.3管脚，电机由单片机P1.2经过光耦和继电器来控制。
工作过程是：（1）水位未到下限水位时，泵工作抽水，同时D1指示灯常亮，水位超过下限水位继续上升。
（2）当水位上升到上限水位时，泵停止工作，同时D1指示灯灭，（3）如果下限水位传感器未动作，而上限水位传感器却动作了，则泵停止工作，同时指示灯D1开始按一定时间间隔闪烁报警。
（4）根据上述的控制要求在SIMULINK中，运用Stateflow工具箱建立起该控制系统的模型，并进行仿真运行分析，达到控制系统要求后，再通过SIMULINK菜单code选项，c/c++ code/build model，生成嵌入式C代码。
然后在Keil 中对生成的C代码进行I/O配置和适当修改，编译成HEX文件，最后将该HEX 文件加载至Proteus仿真平台就可以验证代码的正确性了。
三、课程设计的进度及安排表1 课程安排四、MATLAB/Stateflow学习通过MATLAB是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。
MATLAB 将高性能的数值计算能力和强大的数字可视化功能集成在一起，提供了大量的内置函数，因而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析仿真和设计工作；而Stateflow是集成于Simulink中的图形化设计与开发工具，主要用于针对控制系统中的复杂控制逻辑进行建模和仿真，即适用于对事件响应系统进行建模和仿真。
Stateflow和Simulink结合起来，可以创建确定性监管控制系统。
利用Stateflow可视化的模型和直观的仿真能力，可以清晰、简洁地反映出动态逻辑关系。
它的基础是有限状态机理论，它通过状态图、流程图的创建，对事件驱动系统进行建模和仿真。
此次课程设计是基于MATLAB/Stateflow软件上的一次实践，利用Stateflow可视化的模型和直观的仿真能力，对水塔进行逻辑图的绘制，建立动态系统模型进行仿真。
然后对仿真出来的代码进行修改和添加。
这样就不需要花太多时间从事代码的开发，可以让设计者腾出更多的精力进行顶层控制策略的设计。
采用Stateflow 进行系统建模，直观、逻辑关系清晰、简便，RTW 生成执行代码正确，可以大大缩短系统开发周期。
五、水位控制系统模型首先在matlab2013a\simulink下建立起水塔水位控制模型如图2所示，并保存。
图2 simulink下建立控制模型In1、In2为控制输入端（P1.0口、P1.1口的按键输入），设定信号名称为delay，该信号作为stateflow中状态之间变换的转换条件（等效按键的按下产生的脉冲）。
Out1、Out2为模型的输出端。
（电机和指示灯的输出端口）在stateflow菜单view下的Model Explorer中设定输入、输出。
输入High_a,port为1，数据类型DataType为uit8,输入low_b,port为1，数据类型DataType为uit8,输入delay触发Trigger为Falling(因为单片机中，设置是按键按下时产生一个下降沿)。
输出为M、led，port分别为1、2，数据类型DataType 为uit8如图所示。
图3 Model Explorer输入输出设定Chart模块为stateflow模块，定义了High_a、Low_b两个输入变量、M、led 两个输出端口。
图4 stateflow建模初始状态：有4种不同的情况High_a和Low_b都为1；High_a和Low_b都为0；High_a为1,Low_b为0；High_a为0,Low_b为1。
这4种状态将直接进入四种不同的固定状态，执行相应的命令。
四种固定状态：(1)状态A为（工作状态）：水位在水位的下限Low_b下，输入信号High_a和Low_b都为1。
M（抽水电机工作状态），此时led=1（指示灯亮）。
(2)状态A1为（故障状态）：水位在水位的下限High_a以上，未到达水位上限Low_b。
，此时motor=0（电机停止），led闪烁（由子状态来实现）A4、A5状态间的转移以delay条件实现亮灭。
图5 A1模型(3)状态A2为（中间状态）：电机和指示灯都保持原来的运行状态不变。
(4)状态A3为（停机状态）：水位在水位的下限Low_b以上，也到达水位上限High_a。
M（抽水电机停止状态），此时led=0（指示灯灭）。
(5)delay 事件（delay为转移条件用fail（下降边沿触发）。
(6)状态1、状态2、状态3之间的转移条件为水位传感器 B、C 来决定。
（即由输入信号High_a和Low_b决定）当输入信号High_a和Low_b都为1，进入状态A执行命令。
完毕后进入中间状态A2,等待下一个输入信号（High_a 和Low_b）的变化，再选择进入相应的状态执行命令。
图6 状态及状态转换设定好stateflow了以后，再设置simulink中的Configuration Parameters，Solver options中Type选择定步长Fixed-step，其他默认；硬件Hardware Implement 选项Device vendor选择Intel，Device type选择8051，其他默认；Real-time Workshop中，System target file选项选择ert.tlc，编译语言language选择C，其他默认。
然后在simulink菜单中Tools选择Real-time Workshop下的Build Model，在matlab命令窗口command window中可以看到详细的编译步骤，编译成功后，simulink文件所在文件夹会出现名为test_ert_rtw的文件夹，在该文件夹下，建立如图所示的proteus仿真模型，取名为test；并建立名为test的keil新工程，芯片选择ATMEL公司的AT89C51，接下来要将rtw编译所得到的C源文件导入keil 中修改并进行编译生成单片机可执行的.hex文件。
六、嵌入式C代码描在simulink菜单中Tools选择Real-time Workshop下的Build Model，在matlab命令窗口command window中可以看到详细的编译步骤，编译成功后，simulink文件所在文件夹会出现名为untitled_ert_rtw的文件夹。
在该文件夹下，建立如附录3所示的proteus仿真模型，取名为水塔电路图；并建立名为untitled的keil新工程，芯片选择ATMEL公司的AT89C51，接下来要将rtw编译所得到的C源文件导入keil中修改并进行编译生成单片机可执行的.hex文件。
在keil工程中，Source Group 1导入rtw编译所得到的C源文件，共有3个，一个为ert_main.c、一个为untitled.c还有rt_zcfcn.c，ert_main.c为主程序，里面要设定输入输出端口，untitled.c为功能程序。
图7 导入C源文件（1）如果不进行修改，直接编译会报错，不能编译通过。
主要是要修改ert_main.c文件，打开后在头文件处加入#include<reg51.h>，并对所到的管脚进行定义。
如图所示。
图8 修改头文件和加入管脚定义（2）接下来设定模型输入输出管脚，如图所示。
图9 添加模型输入输出管脚（3）其中输入输出管脚的名称，可以在test.c中查找得到，必须保持一致。
接下来，要对main函数进行修改。
改成（4）将如下程序段屏蔽或者删除。
在while循环体中添加rt_OneStep();即变成将程序中的(void)(argc);fflush((NULL));程序段屏蔽如图所示。
（5）进行编译，会提示找不到solver_zc.h文件，解决办法为：在matlab安装目录下，搜索查找solver_zc.h，将找到的这个文件，复制到test_ert_rtw的文件夹即可，然后右键点击keil工程中Target 1，选择Options for Target ‘Target 1’中Output，选择Creat HEX file，设定好了后，点击编译，成功编译后，便得到test.hex文件，再打开proteus仿真模型，双击AT89C51芯片，加载test.hex文件，运行便得到了任务要求的效果。
七、调试运行及分析修改完，经过编译正确，将编译好的hex文件导入proteus软件中进行仿真，见图4。
当水位低于下限，B、C 未触发时，抽水电机运行抽水，指示灯点亮。
当水位高于下限低于上限，B触发，C 未触发时，抽水电机运行抽水，指示灯点亮。
当水位上升至上限，B、C 均触发时，抽水电机停止抽水，指示灯灭。
出现错误时，电机停止运转，指示灯闪烁。
图10 proteus仿真模型八、心得体会（1）在第一次设计与仿真练习过程中遇到了许多的问题其中：在改写嵌入C语言编译时因为没有屏蔽原程序中的void)(argc);fflush((NULL));语句导致程序无法编译。
（2）在第一次的仿真控制8个LED灯时，8个LED灯全都点亮。
开始时以为是程序模型的错误，经过多次的检查证实了程序模型没有错误。
最后在同学的帮助下，发现了是在嵌入C语言编译中，rt_OneStep();没有放入主函数中。
（3）在水塔水位机电系统设计与仿真实验中：仿真时发现了proteus仿真模型的运行状态不正确，通过多次的检查发现了在stateflow建模时有一个输入端口没有大写，导致输入端口的信号不能与模型连接。
（4）通过本次水位控制系统的Matlab机电控制系统设计与仿真，使我Matlab 的应用有了一个深刻的认识，也有了一个全面的提高。