自动控制原理-课程设计说明书

PAGE《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： 学号： 姓名： 指导教师： 日期：2013.7.1-2013.7.12自动控制原理课程设计评阅书题目基于MATLAB软件的自动控制系统仿真学生姓名学号指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩：教研室主任签名：年月日PAGE摘要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。在一些实际应用中，如果系统的结构过于复杂，不适合用前面介绍的方法建模。在这种情况下，功能完善的Simulink程序可以用来建立新的数学模型。Simulink是由MathWorks软件公司1990年为MATLAB提供的新的控制系统模型图形输入仿真工具。它具有两个显著的功能：Simul(仿真)与Link(连接)，亦即可以利用鼠标在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型。然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或线性化分析。与MATLAB中逐行输入命令相比，这样输入更容易，分析更直观。关键词：控制系统；MATLAB；simulink；

目录1课题描述……………………12仿真过程……………………22.1控制系统建模………32.2线性系统时域分析…………………32.3线性系统根轨迹分析………………52.4线性系统频域分析…………………62.5线性系统校正………73Simulink仿真………………8总结……………9参考文献……………………10PAGE41课题描述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（MatrixLaboratory），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。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。在一些实际应用中，如果系统的结构过于复杂，不适合用前面介绍的方法建模。在这种情况下，功能完善的Simulink程序可以用来建立新的数学模型。Simulink是由MathWorks软件公司1990年为MATLAB提供的新的控制系统模型图形输入仿真工具。与MATLAB中逐行输入命令相比，这样输入更容易，分析更直观。通过本次实验我也了解到了自控的一些专业知识，也会使用一些软件的操作，开阔了自己的视野丰富了自己的知识培养了自己职业素养丰富了自己知识构架。这次使用MATLAB软件是起初并不会使用，出现了很多问题，导致试验不是很准确，但是根据老师的帮助，与老师一步步的交流研讨我也渐渐会使用了并且修改了自己的一些错误让自己对着一个软件更加进一步的加深了解学会了基本的使用方法。通过这次的MATLAB的实验设计，我体验到了一个设计从前期找资料到自己设计仿真的这一个过程，发现了自己的很多不足，理论与操作之间的距离也充分体验出来了，当然更多的是掌握了很多的专业技能，这次之后我会在我在以后的学习中掌握更多的专业知识，加强自己的实践能力和设计能力这样跟加利于自己以后的发展，使自己在自己领域内更加有作为。

2设计过程1、软件介绍：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（MatrixLaboratory），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（controlsystemstoolbox），系统识别工具箱（systemidentificationtoolbox），鲁棒控制工具箱（robustcontroltoolbox），信号处理工具箱（signalprocessingtoolbox）以及仿真环境SIMULINK等2、实际应用：Simulink建模方法在一些实际应用中，如果系统的结构过于复杂，不适合用前面介绍的方法建模。在这种情况下，功能完善的Simulink程序可以用来建立新的数学模型。Simulink是由MathWorks软件公司1990年为MATLAB提供的新的控制系统模型图形输入仿真工具。它具有两个显著的功能：Simul(仿真)与Link(连接)，亦即可以利用鼠标在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型。然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或线性化分析。与MATLAB中逐行输入命令相比，这样输入更容易，分析更直观。2.1控制系统建模设某SISO系统的传递函数为方法1>>num=[1,0];den=[1,2,10];>>sys=tf(num,den)Transferfunction:ss^2+2s+10>>sys.den{1}ans=1210方法2>>s=tf('s');>>H=s/(s^2+2*s+10)Transferfunction:ss^2+2s+102.2线性系统时域分析wn=1;zetas=[0:0.1:1,2,3,5];t=0:0.1:12;holdonfori=1:length(zetas)Ge=tf(wn^2,[1,2*zetas(i)*wn,wn^2]);step(Ge,t)endgridon,holdoff（2）wn=[0.1:0.1:1];z=0.55;t=0:0.1:12;holdonfori=1:length(wn)Ge=tf(wn(i)^2,[1,2*z*wn(i),wn(i)^2]);step(Ge,t)endgridon,holdoff2.3线性系统根轨迹分析sys=tf(1,[1,4,5,0])rlocus(sys)[x,y]=ginput(3);p=x+i*yK=rloefind(s,p)2.4线性系统频域分析G=tf(1000,conv([1,3,2],[1,5]));nyquist(G);axis('square')2.5线性系统校正课本233页例6-8。3Simulink仿真已知单位负反馈二阶系统的开环传递函数为试绘制单位阶跃响应的simulink结构图。

总结通过本次实验我也了解到了自控的一些专业知识，也会使用一些软件的操作，开阔了自己的视野丰富了自己的知识培养了自己职业素养丰富了自己知识构架。这次使用MATLAB软件是起初并不会使用，出现了很多问题，导致试验不是很准确，但是根据老师的帮助，与老师一步步的交流研讨我也渐渐会使用了并且修改了自己的一些错误让自己对着一个软件更加进一步的加深了解学会了基本的使用方法。通过这次的MATLAB的实验设计，我体验到了一个设计从前期找资料到自己设计仿真的这一个过程，发现了自己的很多不足，理论与操作之间的距离也充分体验出来了，当然更多的是掌握了很多的专业技能，这次之后我会在我在以后的学习中掌握更多的专业知识，加强自己的实践能力和设计能力这样跟加利于自己以后的发展，使自己在自己领域内更加有作为。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。在本次控制系统原理的课程设计中遇到大大小小的不少问题，例如，在输入MATLAB文本时总