【正文】 型由于數(shù)字計算機，特別是微處理器的發(fā)展，數(shù)字控制器在許多場合取代了模擬控制器，基于工程實踐的需要，作為分析和設(shè)計數(shù)字控制器系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，離散系統(tǒng)理論發(fā)展非常迅速。結(jié)果如圖46所示圖43 Simulink仿真模型窗口圖44 系統(tǒng)模塊圖45 連接模塊圖46 系統(tǒng)仿真結(jié)果仿真結(jié)果分析: 通過Simulink得出了系統(tǒng)傳遞函數(shù)的特性曲線，其輸入是階躍信號作為測試信號，從仿真結(jié)果中可以得出：，%，,。建立上述模型的基本步驟如下：(1) 建立一個空白的Simulink仿真模型窗口，如下圖43所示(2) 選擇所需要的Simulink模塊，傳遞函數(shù)模型需要Continuous(連續(xù)系統(tǒng))模塊庫的Transfer F模塊，單位階躍信號所需要Sources模塊庫中的Step模塊，此外還需要Math Opwrations模塊庫的Add模塊及Sinks模塊庫的Scope模塊，并將他們復(fù)制到圖所示的空白模型中，如圖44所示。)Transfer function: z^4 + z^3 + z^2 zz^4 z^3 z^2 z Sampling time: 1 Simulink建模 在MATLAB命令窗口寫給出“simulink”命令，將打開Simulink模塊庫界面，如圖所示。此時數(shù)字即將參與自動控制處理離散的數(shù)據(jù)，一方面數(shù)值量化的，同時時間也是量化。由用戶指定選取頻率范圍nichols(G)繪制系統(tǒng)的nichols圖。 頻域分析相關(guān)函數(shù)的用法及功能說明函數(shù)說明bode(G)繪制系統(tǒng)的Bode圖。頻率特性G（j）是輸入信號頻率w的復(fù)變函數(shù)，系統(tǒng)的頻率特性表示為G(j)=A()e^jφ()=p()+jq()。頻率特性及其表示：頻率特性曲線有3種表示形式，即對數(shù)坐標(biāo)圖，極坐標(biāo)圖和對數(shù)幅相圖。利用頻率特性圖，可以很直觀地根據(jù)頻率特性來分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，動態(tài)性能等，也可以分析參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。5. 調(diào)節(jié)時間誤差達(dá)到規(guī)定的允許值。1. 最大超調(diào)量 瞬態(tài)過程中輸出響應(yīng)的最大超過穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)。對各種控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行測試盒評價時。 MATLAB仿真分析系統(tǒng)性能指標(biāo)是指在分析一個控制系統(tǒng)時，評價系統(tǒng)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。 2)狀態(tài)方程續(xù)寫成標(biāo)準(zhǔn)形式。如果將線性代數(shù)中的線性變換概念用于狀態(tài)方程的狀態(tài)變量的變換(或狀態(tài)變量的選擇)，則同一系統(tǒng)的不同狀態(tài)方程模型可以相互轉(zhuǎn)換，被控對象的變量可以分為三類:輸入變量(包括控制變量和干擾變量) 、輸出變量、狀態(tài)變量。所謂足以描述系統(tǒng)的全部運動是指:只要確定了這組變量在某一初始時刻t=的值，并且確定了從這一初始時刻起(t0)的輸入量函數(shù)，則對象的全部變量在此刻和此后(t0)的運動都唯一確定了。當(dāng)初始條件為零時，系統(tǒng)、對象或環(huán)節(jié)輸出變量的拉氏變換式與輸入變量的拉氏變換式之比即為線性時不變系統(tǒng)、對象或環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。把時域中的微分方程變換為復(fù)數(shù)域的代數(shù)方程，可以使計算工作量大大的減少。2)根據(jù)對象的工藝原理，進(jìn)行合理的假設(shè)和簡化，突出主要因素、忽略次要因素。G是已經(jīng)定義的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型[p,z]=pamap(sys)求系統(tǒng)的極點和零點。（5）MATLAB直接判定的相關(guān)函數(shù) 由系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)可知，判據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定與否實際上是判定系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的根的位置。其穩(wěn)定的充分必要條件：描述該系統(tǒng)的微分方程的特征方程的根全部具有有負(fù)實部，即全部根在左半復(fù)平面內(nèi)，或者說系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞很熟的極點均位于左半s平面內(nèi)。根軌跡分析與頻率分析的前提。（2）系統(tǒng)穩(wěn)定的意義系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)設(shè)計與運行的首要條件。在一些場合下需要用到其中的一種模型，而在另一種場合下可能需要另外的模型。所以，討論系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之間的相互轉(zhuǎn)換具有實際的知道意義。 sys= ss（d）函數(shù)等價于sys= ss（[ ],[ ],[ ],d）。函數(shù)輸入?yún)⒘縜, b, c, d分別對應(yīng)于系統(tǒng)的A, B, C, D參數(shù)矩陣。（2）零極點增益模型在MATLAB中，用函數(shù)命令zpk（）來建立控制系統(tǒng)的零極點增益模型，zpk（）函數(shù)的調(diào)用格式為： sys= zpk（num, den） sys= zpk（num,den, Ts） sys= zpk（M） tfsys= zpk（sys）其中： sys= zpk（num，den）函數(shù)返回的變量sys為連續(xù)系統(tǒng)的零極點增益模型。sys= tf（num, den, Ts）函數(shù)返回的變量sys為離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。在MATLAB里，都可直接用分子/分母多項式系數(shù)構(gòu)成的兩個向量num與den表示系統(tǒng)，即： num=[c0,c1,…,cm]。此時松開鼠標(biāo)按鍵就完成如圖22所示的連接。在MATLAB命令窗口鍵入Simulink,或在工具欄上選擇按鈕打開Simulink Library Browser,即可打開一個空白模型窗口。在Simulink是圖形化仿真方式，使其具有更直觀現(xiàn)象，更簡單方便與靈活的特點。飛行器和飛行控制系統(tǒng)首先在地面用Simulink模塊建模、仿真，然后用實時Workshop生成C源代碼并被下載到飛行器的DSP上。在反應(yīng)堆中當(dāng)發(fā)生擾動時，數(shù)據(jù)必須被詳細(xì)分析以便確定擾動的原因。工程師們從堆芯讀取大量數(shù)據(jù)，算出燃料棒和控制棒的最佳位置．以便產(chǎn)生最大的輸出功率。 下面是MATLAB的幾個典型應(yīng)用，由此可見一斑。目前，國外的許多工業(yè)控制軟件的設(shè) 計就明確提出了與MATLAB的兼容性。許多控制界的使用者還結(jié)合自己的 研究領(lǐng)域?qū)⑸瞄L的CAD方法與MATLAB結(jié)合起來，制作了大量的控制系統(tǒng) 工具箱，如控制系統(tǒng)工具箱，系統(tǒng)辨識工具箱，魯棒控制工具箱，多變量頻域設(shè)計工具箱，“分析與校正工具箱，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，最優(yōu)化工具箱，模糊控制工具箱等，可以說伴隨著控制理論的不斷發(fā)展和完善，MATLAB的工具箱也在不斷的增加和完善。MATLAB進(jìn)行仿真的現(xiàn)狀如下：MATLAB語言由于使用極其方便、且提供了豐富的矩陣處理功能，所以很快引起了控制理論領(lǐng)域研究人員的高度重視，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了控制理論與CAD和圖形化模塊化設(shè)計方法相結(jié)合的控制系統(tǒng)仿真工具箱，目前它已成為國際控制界最流行的仿真語言。它的數(shù)據(jù)可視化和圖形功能進(jìn)一步加強，可以快速精確顯示3D圖形和各種圖形文件格式，支持真彩色和高效8位圖象數(shù)據(jù)輸入顯示。包括支持剛性系統(tǒng)和事件定位；更快、更精確的Bessel函數(shù)，支持復(fù)數(shù)；稀疏矩陣迭代法、稀疏矩陣特征值和奇異值；2維積分：多維內(nèi)插：不規(guī)則采樣數(shù)據(jù)顯示：16位立體聲（pc、Mac）：支持科學(xué)計算標(biāo)準(zhǔn)的開放式可擴充結(jié)構(gòu)。因此，把仿真技術(shù)和人工智能技術(shù)相結(jié)合發(fā)展智能仿真技術(shù)，成為仿真技術(shù)發(fā)展的一個新的焦點。物理仿真的優(yōu)點是能最大限度地反映系統(tǒng)的物理本質(zhì)，具有直觀性及形象化的特點，它能將模型中發(fā)生的綜合過程在模型中全面反映出來。其重要作用可以概括為如下幾點：（1）在系統(tǒng)尚未建立之前利用仿真技術(shù)可以論證系統(tǒng)方案及其可行性，可以避免許多不必要的挫折并為系統(tǒng)設(shè)計打下扎實的基礎(chǔ)；（2）在系統(tǒng)設(shè)計過程中利用仿真技術(shù)可以幫助設(shè)計人員建立系統(tǒng)的模型，進(jìn)行模型驗證與模型簡化并進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計；（3）在系統(tǒng)建成后，利用仿真技術(shù)可以分析系統(tǒng)工作的狀況，尋求系統(tǒng)改進(jìn)的途徑，以及找出最佳運行參數(shù)，尤其對于復(fù)雜控制系統(tǒng)，要采用智能的高級控制算法，而每一種算法在建立前是不成熟的．這就需要采劇仿真技術(shù)改進(jìn)算法，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。50年代至60年代初對洲際導(dǎo)彈和宇宙飛船姿態(tài)及軌道控制動力學(xué)的研究，促進(jìn)了混合仿真技術(shù)的發(fā)展。利用MATLAB軟件中SIMULINK仿真工具來實現(xiàn)對自動控制系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計、仿真。作為一個工程技術(shù)人員，了解和掌握自動控制的有關(guān)知識是十分必要的。現(xiàn)在，MATLAB語言已經(jīng)風(fēng)靡全世界，成為控制系統(tǒng)CAD領(lǐng)域最普及、也是最受歡迎的軟件環(huán)境。 在控制系統(tǒng)領(lǐng)域有大量復(fù)雜繁瑣的計算與仿真曲線繪制任務(wù)。目前，它被廣泛的應(yīng)用于信號與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計、計算機應(yīng)用、通信仿真等諸多領(lǐng)域。它能夠直觀、快速地分析系統(tǒng)的動態(tài)性能、和穩(wěn)態(tài)性能。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。[5]The Mathworks,().2005. 信息工程 系 電子信息工程 專業(yè)類 0882052 班學(xué)生（簽名）： 填寫日期： 年 月 日指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：信息工程 系（室）主任（簽名）：學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。Ⅳ 、主 要參考資料：[1] 《MATLAB在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》，張靜編著，電子工業(yè)出版社。III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間： 第01～03周：查找課題相關(guān)資料，完成開題報告，英文資料翻譯。 畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 基于MATLAB控制系統(tǒng)仿真應(yīng)用研究 系 別 信息工程系專業(yè)名稱 電子信息工程45畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真應(yīng)用研究II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：原始資料：（1）MATLAB語言。（2）利用MATLAB完善的控制系統(tǒng)工具箱和強大的Simulink動態(tài)仿真環(huán)境，提供用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，分別介紹離散和連續(xù)系統(tǒng)的MATLAB和Simulink仿真。第16～18周：撰寫畢業(yè)論文，答辯。[4]《MATLAB控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計》，趙景波編著，機械工業(yè)出版社。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本文針對現(xiàn)代控制系統(tǒng)的設(shè)計很大程度上還依賴于實際系統(tǒng)的反復(fù)實驗、調(diào)整的普遍現(xiàn)象，結(jié)合具體的設(shè)計實例，介紹了利用較先進(jìn)的MATLAB軟件中的SIMULINK仿真工具來實現(xiàn)對現(xiàn)代控制系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計、仿真的方法。 它使用方便，用戶界面友好的可視化軟件，被譽為第四代編程語言，是世界上最流行的計算語言之一。在系統(tǒng)開發(fā)直接，通過仿真科研優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)的時間，并提高了系統(tǒng)的性能 。其中圖形交互式的模型輸入計算機仿真環(huán)境SIMULINK，為MATLAB應(yīng)用的進(jìn)一步推廣起到