《控制系统仿真与cad》

问题的阐述 设置目标
建模 仿真实验 结果分析
建立模型
编程序
否 验证正确与否
否
是
确认
是
仿真实验设计
运行分析
输出结果
图1.2 计算机仿真程序流程
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二、仿真的分类
按模型分类 物理仿真：采用物理模型（飞机模型在风洞中） 数学仿真：采用数学模型（控制系统仿真） 混合仿真：把物理模型、数学模型和实物联合起来 按计算机类型分类 模拟仿真：采用数学模型，在模拟计算机上进行的实验
（2）数学模型
（3）仿真模型
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4、计算机仿真的三要素及基本步骤
三要素 （1）系统 （2）模型 （3）计算机
系统
建立数学模型
仿真实验
模型
计算机
建立仿真模型
图1.1 计算机仿真三要素关系图
结果分析
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4、计算机仿真的三要素及基本步骤
基本步骤 包括三个基本的内容：
《控制系统仿真与CAD》讲义
教 材：计算机仿真技术与CAD
—基于MATLAB的控制系统
授课单位：上海海事大学电气系 授课教师：虞 旦
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参考书目
《MATLAB语言与自动控制系统设计》机械工业出版社， 1997年，魏克新
《控制系统数字仿真与CAD》机械工业大学出版社， 1999年，张晓华
ftp://ftp3.shmtu.edu.cn/Week3 ftp://ftp.shmtu.edu.cn/Disk1/Software/ Engineer.Software/MatLab v7
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一、MATLAB的简介
➢ 20世纪70年代中期，Cleve Moler和他的同事在美国 国家自然科学基金的资助下开发了LINPACK和EISPACK 的Fortran子程序库 。
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四、计算机仿真软件
发展阶段 1、程序编程阶段 2、程序软件包阶段 3、交互式语言阶段（仿真语言） 4、模型化图形组态阶段
几种仿真软件 ORCAD 、SYSTEM VIEW、MATLAB
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第一章 仿真软件－MATLAB
➢ MATLAB 简介 ➢ MATLAB 的基本操作 ➢ MATLAB 的控制语句 ➢ MATLAB 的绘图功能 ➢ MATLAB 的矩阵运算 ➢ MATLAB 的向量运算
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上机地点：待定 时间：第4，7，8周周一第二大节
考试：9周周四 成绩：平时20％＋上机10％＋考试70％
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目录
绪 论 第一章 仿真软件－MATLAB 第二章 控制系统的数学描述及其转换 第三章 连续系统的数字仿真 第四章 连续系统按环节离散化的数字仿真 第五章 采样控制系统的数字仿真 第六章 动态仿真集成环境－SIMULINK 第七章 控制系统的计算机辅助分析 第八章 控制系统的计算机辅助设计 第九章 基于MATLAB工具箱的控制系统分析与设
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MATLAB 特点
➢ 高度适应性； ➢ 可扩充性； ➢ 开放性； ➢ 基于矩阵运算的工作平台； ➢ 简洁性：大部分算法很小； ➢ 多版本： Windows/Unix/Dos/Macintosh；
学习MATLAB的重要性和意义
➢ MATLAB是基于矩阵的一种计算工具，它已经成为 世界各国高校和研究人员中最为流行的软件之一。 ➢ 使用MATLAB，工作效率可能有成百上千倍的提高。 ➢ MATLAB在国内外有了很广泛的应用。
➢ 70年代末期，他为学生编写了LINPACK和EISPACK的 接口程序，这程序取名为MATLAB，即MATrix LABoratory 。
➢ 1983年春天，工程师John Little 与Moler、Steve Bangert一起开发了第二代专业版MATLAB 。
➢ 1984年，MathWorks公司成立，MATLAB正是推向
2、计算机仿真的概念
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。
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3、计算机仿真模型
模型的定义 模型是对现实系统有关结构信息和行为的某
种形式的描述，是对系统的特征与变化规律 的一种定量抽象，是人们认识事物的一种手 段或工具。
模型的分类
（1）物理模型
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二、MATLAB的基本操作 1. 基本语句结构: 变量名=表达式
变量命名遵循规则: ➢变量必须以字母开头; ➢可以是任意字母、数字或者下划线混合组成; ➢字符长度应不超过19个; ➢MATLAB中变量的大小写是区分的.
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MATLAB的特殊变量
特殊变量 eps pi Inf
《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》清华 大学出版社，2000年，薛定宇
《基于MATLAB的系统分析与设计——控制系统》，西安 电子科技大学出版社，1999年，楼顺天
《控制系统仿真与CAD——MATLAB语言及应用》，清华 大学出版社，1996年，薛定宇
《MATLAB基础与应用》，北京航空航天大学出版社，张 平
研究。 数字仿真：采用数学模型，在数字计算机上进行的仿真
实验。 混合仿真： 现代计算机仿真：
本课程所涉及仿真属于数学仿真和计算机仿真
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三、仿真技术的应用与意义
应用
航空与航天工业 电力工业 原子能工业 制造业 非工程领域
意义
经济（航空航天，导弹火箭） 安全（核试验） 快捷（利用仿真模型进行岗前培训） 具有优化设计和预测的特殊功能
计 第十章 SIMULINK的扩展工具－S函数
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绪 论 计算机仿真和辅助设计概述
计算机辅助设计与仿真的基本概念 仿真的分类 仿真技术的应用与意义 计算机仿真软件
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一、计算机辅助设计与仿真的基本概念
1、计算机辅助设计的概念
计算机辅助设计（CAD）技术是利用计算机高速 而精确的计算能力、大容量存储和处理数据的能力， 结合设计者的综合分析、逻辑判断及创造性思维， 用以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量 的技术。
NaN
ans nargin nargout
取值 计算机的最小数 圆周率 计算机的最大数 NOT a number 0/0、 用于结果的缺省变量名 函数的输入变量数目 函数的输出变量数目