基于MATLAB的过程控制仿真-开题报告
过程控制实验报告
实验一 基于Matlab/Simulink 的控制系统仿真研究一、实验目的1）学习使用Matlab 命令软件对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法。
2）学习使用Simulink 工具箱对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法。
3）加深对各典型环节的理解。
4）研究二阶系统的特征参数，阻尼比ξ和自然频率n ω对系统动态性能的影响。
二、实验原理1. 基于Matlab 的时域特性分析 已知系统的闭环传递函数26543222050()1584223309240100s s G s s s s s s s ++=++++++ 试求系统的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应。
% 输入系统传递函数模型 num=[2 20 50];den=[1 15 84 223 309 240 100];t=0:0.1:20; % 生成时间向量 % 求系统的单位脉冲响应subplot(2, 2, 1); % 设定子图形显示位置 impulse(num, den, t); % 求单位脉冲响应 ylabel('y(t)'); % 显示纵轴名称 title('单位脉冲响应'); % 显示图形名称 % 求系统的单位阶跃响应subplot(2, 2, 2); % 设定子图形显示位置 step(num, den, t); % 求单位阶跃响应 ylabel('y(t)'); % 显示纵轴名称 title('单位阶跃响应'); % 显示图形名称 % 求系统的单位速度响应subplot(2, 2, 3); % 设定子图形显示位置u1=t; % 单位速度输入信号 plot(t, u1); % 绘制单位速度输入信号hold on; % 图形保持，在同图中绘制响应曲线 lsim(num, den, u1, t); % 求单位速度响应 ylabel('x(t), y(t)'); % 显示纵轴名称text(10, 12, 't'); % 显示单位速度函数表达式 title('单位速度响应'); % 显示图形名称 % 求系统的单位加速度响应subplot(2, 2, 4); % 设定子图形显示位置u2=t.*t/2; % 单位加速度输入信号 plot(t, u2); % 绘制单位加速度输入信号hold on; % 图形保持，在同图中绘制响应曲线 lsim(num, den, u2, t); % 求单位加速度响应 ylabel('x(t), y(t)'); % 显示纵轴名称text(11, 100, '1/2*t^2'); % 显示单位加速度函数表达式 title('单位加速度响应'); % 显示图形名称2. 基于Simulink 的时域特性分析按图建立系统的Simulink 模型，对不同的输入信号进行仿真，改变传递函数12325()()s (4)G s G s s s ==+，，观察仿真结果。
1-开题报告-基于MATLAB的汽车振动控制仿真
附件4
理工科类
本科生毕业设计（论文）开题报告
论文(设计)题目基于MATLAB的汽车振动控制
仿真
作者所在系别机械系
作者所在专业车辆工程
作者所在班级B13142
作者姓名吴祥瑞
作者学号201322209
指导教师姓名白亚双
指导教师职称讲师
完成时间2017 年 3 月
北华航天工业学院教务处制
说明
1．根据学校《毕业设计(论文)工作暂行规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》。
开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2．开题报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业教研室论证审查后生效。
开题报告不合格者需重做。
3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。
其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词，须注出全称。
4．开题报告中除最后一页外均由学生填写，填写各栏目时可根据内容另加附页。
5．阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。
本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。
6．参考文献的书写应遵循毕业设计（论文）撰写规范要求。
7．开题报告应与文献综述、一篇外文译文和外文原文复印件同时提交，文献综述的撰写格式按毕业设计（论文）撰写规范的要求，字数在2000字左右。
MATLAB与控制系统仿真实验报告
MATLAB与控制系统仿真实验报告第一篇：MATLAB与控制系统仿真实验报告《MATLAB与控制系统仿真》实验报告2013-2014学年第 1 学期专业：班级：学号：姓名：实验三 MATLAB图形系统一、实验目的：1.掌握绘制二维图形的常用函数。
2.掌握绘制三维图形的常用函数。
3.熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。
4.掌握绘制图形的辅助操作。
二、实验原理：1，二维数据曲线图（1）绘制单根二维曲线plot(x,y);（2）绘制多根二维曲线plot(x,y)当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。
当x，y是同维矩阵时，则以x，y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
（3）含有多个输入参数的plot函数plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)（4）具有两个纵坐标标度的图形plotyy(x1,y1,x2,y2)2,图形标注与坐标控制1）title(图形名称)；2）xlabel（x轴说明）3）ylabel（y轴说明）4）text（x，y图形说明）5）legend（图例1，图例2，…）6）axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）3, 图形窗口的分割 subplot（m,n,p）4,三维曲线plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2，选项2，…,xn,yn,zn,选项n）5，三维曲面mesh(x,y,z,c)与surf(x,y,z,c)。
一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵。
X，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。
6，图像处理1）imread和imwrite函数这两个函数分别用于将图象文件读入matlab工作空间，以及将图象数据和色图数据一起写入一定格式的图象文件。
2）image和imagesc函数这两个函数用于图象显示。
为了保证图象的显示效果，一般还应使用colormap函数设置图象色图。
【开题报告】基于matlab的切削加工过程仿真与切削力控制研究
开题报告机械设计制造及其自动化基于matlab的切削加工过程仿真与切削力控制研究一、选题背景及课题研究意义计算机数值模拟是一项综合应用技术，它对教学、科研、设计、产生、管理、决策等部门都有很大的应用价值，为此世界各国均投入了相当多的资金和人力进行研究。
其重要性具体体现在以下几个方面：a．从广义上讲，计算机模拟本身就可以看作一种基本试验。
计算机计算弹体的侵彻与炸药爆炸过程以及各种非线性波的相互作用等问题，实际上是求解含有很多线性与非线性的偏微分方程、积分方程以及代数方程等的耦合方程组。
利用解析方法求解爆炸力学问题是非常困难的，一般只能考虑一些很简单的问题。
利用试验方法费用昂贵，还只能表征初始状态和最终状态，中间过程无法得知，因而也无法帮助研究人员了解问题的实质。
而数值模拟在某种意义上比理论与试验对问题的认识更为深刻、更为细致，不仅可以了解问题的结果，而且可随时连续动态地、重复地显示事物的发展，了解其整体与局部的细致过程。
b．数值模拟可以直观地显示目前还不易观测到的、说不清楚的一些现象，容易为人理解和分析；还可以显示任何试验都无法看到的发生在结构内部的一些物理现象。
如弹体在不均匀介质侵彻过程中的受力和偏转；爆炸波在介质中的传播过程和地下结构的破坏过程。
同时，数值模拟可以替代一些危险、昂贵的甚至是难于实施的试验，如反应堆的爆炸事故，核爆炸的过程与效应等。
c．数值模拟促进了试验的发展，对试验方案的科学制定、试验过程中测点的最佳位置、仪表量程等的确定提供更可靠的理论指导。
侵彻、爆炸试验，费用是极其昂贵的，并且存在一定的危险，因此数值模拟不但有很大的经济效益，而且可以加速理论、试验研究的进程。
d．一次投资，长期受益。
虽然数值模拟大型软件系统的研制需要花费相当多的经费和人力资源，但和试验相比，数值模拟软件是可以进行拷贝移植、重复利用，并可进行适当修改而满足不同情况的需求。
总之，数值模拟计算已经与理论分析、试验研究成为科学技术探索研究的三个相互依存、不可缺少的手段。
基于MATLAB的汽车ESP系统控制模型及方法研究的开题报告
基于MATLAB的汽车ESP系统控制模型及方法研究的开题报告一、题目基于MATLAB的汽车ESP系统控制模型及方法研究二、研究背景随着汽车行业的发展，越来越多的车辆配备了ESP（Electronic Stability Program，电子稳定程序）系统。
ESP系统通过激活刹车和减少发动机输出力来帮助控制轮胎在路面上的抓地力，使车辆保持稳定性，防止侧滑、打滑等危险情况的发生。
在汽车安全领域，ESP系统的作用和意义不言而喻。
为了实现ESP系统的精确控制，需要建立数学模型和控制算法，并将其实现于实际车辆上。
MATLAB作为一款成熟的科学计算软件，具有许多模型理论和算法库，可以用于ESP系统的建模和控制算法的研究。
三、研究内容本研究旨在探索基于MATLAB的汽车ESP系统控制模型及方法。
具体研究内容如下：1. ESP系统基本原理及功能介绍；2. ESP系统数学模型的建立与验证；3. 控制算法的设计及实现；4. 系统仿真与实际车辆试验的对比分析；5. 结果分析及展望。
四、研究目的与意义本研究旨在通过基于MATLAB的ESP系统控制模型及方法探索，提高汽车ESP系统的控制精度和稳定性，为汽车安全领域的进一步研究提供基础和理论支撑。
此外，本研究所建立的ESP系统数学模型和控制算法可为实际车辆上ESP系统的设计和开发提供借鉴和参考。
五、研究方法与技术路线本研究采用以下研究方法和技术路线：1. 文献资料查阅与综述；2. ESP系统数学模型建立与验证；3. 控制算法设计与实现；4. 系统仿真与实际车辆试验；5. 结果分析及展望。
六、预期成果本研究的预期成果包括：1. 基于MATLAB的汽车ESP系统数学模型的建立和验证；2. 基于MATLAB的ESP系统控制算法的设计和实现；3. 系统仿真与实际车辆试验结果的对比分析；4. 结果分析及展望。
七、进度安排1. 第一至二周：文献查阅与综述；2. 第三至四周：ESP系统数学模型的建立与验证；3. 第五至六周：控制算法的设计及实现；4. 第七至八周：系统仿真与实际车辆试验；5. 第九至十周：结果分析；6. 第十一周：论文撰写。
过程控制系统仿真实习报告
过程控制系统仿真实习报告一、实习目的与要求本次实习旨在通过使用MATLAB/Simulink仿真工具，对过程控制系统进行仿真研究，加深对控制理论的理解，提高控制系统设计和分析的能力。
实习要求如下：1. 熟练掌握MATLAB/Simulink的基本操作和仿真功能。
2. 了解过程控制系统的原理和常见控制策略。
3. 能够运用MATLAB/Simulink对过程控制系统进行建模、仿真和分析。
二、实习内容与过程1. 实习准备在实习开始前，先对MATLAB/Simulink进行学习和了解，掌握其基本的使用方法和功能。
同时，对过程控制系统的原理和常见控制策略进行复习，为实习做好充分的准备。
2. 实习过程(1) 第一个仿真项目：水箱液位控制系统在这个项目中，我们首先建立水箱液位的数学模型，然后根据该模型在Simulink中搭建仿真模型。
我们分别设计了单容、双容和三容水箱的液位控制系统，并分析了控制器参数对系统过渡过程的影响。
通过调整控制器参数，我们可以得到满意的控制效果。
(2) 第二个仿真项目：换热器温度控制系统在这个项目中，我们以换热器温度控制系统为研究对象，根据自动控制系统的原理，利用降阶法确定对象的传递函数。
在Simulink中，我们搭建了单回路、串级和前馈-反馈控制系统模型，并采用常规PID、实际PID和Smith预测器对系统进行仿真。
通过对比不同控制策略的仿真曲线，我们分析了各种控制策略的优缺点。
(3) 第三个仿真项目：基于模糊PID的控制系统在这个项目中，我们以工业锅炉燃烧过程控制系统为研究对象，利用模糊PID控制器优化锅炉燃烧过程控制系统的主要三个子系统：蒸汽压力控制系统、炉膛负压控制系统、燃料与空气比值系统的被控对象的函数。
通过仿真，我们优化了控制器的参数，使得系统在加入扰动后能够快速恢复稳定的状态。
三、实习收获与体会通过本次实习，我对MATLAB/Simulink仿真工具有了更深入的了解，掌握了其在过程控制系统仿真中的应用。
《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。
基于MATLAB的过程控制系统仿真研究毕业设计论文
基于MATLAB的过程控制系统仿真研究毕业设计论文过程控制是工业生产和化工工艺中的重要环节，通过对过程控制系统进行仿真研究，可以为实际生产提供有效的参考依据和优化方案。
基于MATLAB的仿真研究是目前较为常见和有效的方法之一、本文旨在通过对过程控制系统的仿真研究，分析系统的动态响应和稳态性能，以及提出改进方案，为实际生产过程中的过程控制系统优化提供参考。
首先，本文将介绍过程控制系统的基本原理和结构，以及其在工业生产和化工工艺中的应用。
然后，将详细介绍MATLAB在过程控制系统仿真研究中的优势和应用。
MATLAB作为一种功能强大且易于使用的工具，可以快速建立过程控制系统的数学模型，并进行系统的动态仿真和稳态分析。
接下来，本文将分析过程控制系统的动态响应和稳态性能。
通过使用MATLAB进行仿真，可以模拟系统在不同工况下的输出响应，并进行性能评估。
对于动态响应的分析，包括系统的超调量、上升时间、调节时间等参数的计算和比较；对于稳态性能的分析，包括系统的稳态误差、控制精度等指标的评估和优化。
然后，本文将提出改进过程控制系统的方案。
通过对仿真结果的分析和比较，可以确定系统的不足之处，并进一步提出改进方案。
改进方案可以包括系统参数的调整，控制策略的改变，或者增加反馈环节等手段。
通过对系统进行多次仿真，并与原始系统进行比较，可以评估改进方案的效果和优劣，并选择最佳方案进行实际应用。
最后，本文将对仿真结果进行讨论和总结。
通过对仿真结果的分析和评估，可以得出对过程控制系统的改进方案和优化建议。
同时，也可以总结基于MATLAB的过程控制系统仿真研究的优势和应用价值，并对未来的研究方向进行展望。
总的来说，本文旨在通过对基于MATLAB的过程控制系统仿真研究的探讨和分析，为实际生产中的过程控制系统优化提供参考。
通过仿真分析系统的动态响应和稳态性能，提出改进方案，并对仿真结果进行讨论和总结，可以为实际生产过程中的过程控制系统优化提供科学的指导和参考。
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在前馈反馈控制系统中，前馈控制属于开环控制，通过对主流量的检测，及时的针对主要扰动进行参数的偏差抑制。当主流量测量值较预定值发生波动时，及时进行PID计算，输出控制信号，进行参数调节；反馈控制属于闭环控制，通过对参数的监测，将测量值与给定值进行比较。形成偏差后，进行预先设定的PID计算，输出控制信号进行参数调节。
四、参考文献
[1] 杨国亮、梁礼明，基于MATLAB的控制系统仿真实验软件编制，江西2012年2月 1-3
[2] 王玉磊、邱罡，从零开始学MATLAB，北京：中国铁道出版社 2011年2月 1-20
[3]张平等， MATLAB基础与应用，北京：北京航空航天大学出版社 2007年7月 135-174
[4] 黄忠霖，自动控制原理的MATLAB实现，北京：国防工业出—4周：去图书馆及网上查阅资料了解自己的课题，写开题报告，安装并熟悉MATLAB。
5—7周：复习过程控制中的六种类型的方案，画出控制流程图。
8—10周：设计思路并设计6个子系统，确定matlab对每个功能模块的实现。
11—13周：封装并实现仿真，完成GUI设计写出说明书。
14—16周：完善设计与说明书，准备答辩。
系统主界面友好,双击各个子系统按钮即可进入到相应的实验项目。整体结构设计方面采用多窗口形式,层次分明,友好易用。实验项目和过程控制常用控制方案对应,包括单回路、串级、前馈、前馈反馈复合、比值、大滞后系统这六种类型。
1 单回路系统：
2串级控制系统
3静态前馈控制系统：
静态前馈控制系统从本质上来说是对开环系统中干扰较大的因素进行静态补偿，使系统对某一干扰良好的静态抑制能力。
二、设计方案
利用MATLAB开发的过程控制实验仿真系统应包括多项过程控制实验内容,每项实验内容都是一个子系统, 内含一个Simulink仿真模型和必要的帮助信息。模型要能清楚体现该过程控制系统的控制方案,控制器的PID参数可以自由修改,即可以进行参数整定的工作,以熟练掌握其中的理论知识和方法,丰富操作经验。
Simulink是MATLAB提供的一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它包含多个子模型库，每一个子模型库又包含多个功能模块。对于各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。仿真时可以选择各种数值算法、仿真步长等重要参数并可以用模拟示波器将仿真动态结果予以显示。
5比值控制系统：（1）比值控制系统不仅实现了比较精确的流量比值，而且也确保了两物料总量基本不变。
（2）提降负荷比较方便，只要缓慢地改变主流量调节器的给定值，就可以提降主流量，同时副流量也就自动跟踪提降，并保持两者比值不变。
6大滞后控制-SMITH预估补偿：对大滞后环节G（s）采取Smith预估器控制方案进行控制。
[9]LINEAR ALGEBRA FOR ENGINEERS AND SCIENTISTS USING MATLAB
2005年
[10]MATLABDemystified McGraw Hill 2007年4月
采用MATLAB技术的仿真平台不但具有传统的硬件实验所不具备的优势,如使用方便,价格低廉等。 更重要的是它可以避免硬件实验带来的由于与实验目的无关的干扰,如接触不良、 仪器故障等所造成的影响。尽管在真实系统上进行试验是必不可少的,但是由于采用实机难以进行极限与失效测试,而采用仿真器可以自由地给定各种测试条件,测试被测控制器的性能,因此仿真系统可作为快速控制原型的虚拟试验台。
MATLAB是国际控制领域内最流行的仿真软件,Simulink是MATLAB提供的一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它包含多个子模型库,每个子模型库中又包含多个功能模块。仿真时可选择 各种数值算法、仿真步长等重要参数,并可用模拟示波器将仿真动态结果予以显示。控制系统方案的设计和控制器的PID参数整定问题,是确保控制系统有效运行的关键问题。相关设计内容主要就是控制器的PID参数整定问题,这既需要熟练的理论知识,更需要丰富的操作经验。为此,适当的实验训练是十分必要的。考虑到进厂实习的不便,利用仿真软件 MATLAB/Simulink开发了过程控制实验仿真系统。
河北联合大学轻工学院
本科生毕业设计开题报告
题目：
基于MATLAB的过程控制实验仿真系统
学部：
信息科学与技术部
专业：
自动化
班级：
09自动化
姓名：
学号：
指导教师：
田晴
2013年3月15日
一、选题背景
过程控制作为自动化技术的重要方向和组成部分,已广泛应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻工等许多国民经济的重要领域，它已成为以加工制造流程性材料产品为主的现代国民经济的支柱产业之一。过程控制主要是针对温度、压力、流 量、液位、成分、物性等参数的控制。近30年来，随着控制技术、电子技术与数字计算机的结合，特别是为电子技术与微型计算机的迅速发展，控制系统处理的变量迅速的转变为数字量。微型计算机是数字电路的化身，具有一系列优点，它与控制技术相结合，完全有可能实现全厂范围生产调度与控制，全部或单机生产最优控制以及各种工艺过程控制的最佳控制。目前微型计算机应用日益向系统化、网络化方向发展，它的科学技术水平及应用的广度和深度，特别是在过程控制中的应用水平，已成为衡量一个国家现代化水平的重要标志。
[5] 马莉，MATLAB语言实用教程 北京：清华大学出版社 2010年10月 1-25
[6]林锦国，过程控制（第二版），南京：东南大学出版社 2006年3月 1-11
[7] 莫勒（moler 美国） ，MATLAB数值计算，北京：机械工业出版社 2006年6月 1-156
[8]陈夕松，汪木兰，过程控制系统（第二版），北京：科学出版社 2011年1月