【正文】 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 str0=num2str(Settingtime)。,str) %顯示上升時(shí)間 i=length(t)。s39。 while y(n)*C %通過(guò)循環(huán)，求取輸出第一次到達(dá)終值的 90%時(shí)間 m=m1。String39。 str=[str0,39。,str)。s39。MarkerSize39。MarkerFaceColor39。MarkerEdgeColor39。,)。 plot([0 tp],[Y Y],39。r39。Linewidth39。Value39。 set(,39。,str)。 %單位階躍輸入 essp=StepC。)。 %標(biāo)志，用來(lái)確定系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)還是閉環(huán)， fla=1是閉環(huán)， fla=0是開(kāi)環(huán) save(39。 set(,39。)。String39。 num=str2num(get(,39。 ischar(varargin{1}) = str2func(varargin{1})。gui_Callback39。gui_OutputF39。gui_Singleton39。 %線型系統(tǒng)時(shí)域分析界面的源程序 function varargout = Time_Reponse(varargin) gui_Singleton = 1。 function Modify_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) Modify function OK_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) Time_Reponse。 function varargout = dianxinghuanjie_OutputF(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = 。center39。 end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainf(gui_State, varargin{:})。, [])。, dianxinghuanjie_OutputF, ... 39。, gui_Singleton, ... 39。 gui_State = struct(39。 圖 49 控制系統(tǒng)校正實(shí)驗(yàn)圖 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 410 超前 校正前后系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲 線 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖 411 滯后校正前后系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 5 結(jié)論 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，我最終完成了基于 MATLAB的自動(dòng)控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，對(duì)自動(dòng)控制原理的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)都較好的進(jìn)行了仿真，通過(guò)仿真圖形的分析，加深了對(duì)自動(dòng)控制原理的深入的了解，被 MATLAB的強(qiáng)大功能所吸引，已經(jīng)較為熟練地掌握了 MATLAB的一些功能操作，對(duì) MATLAB的程序語(yǔ)言更為的熟悉與了解?？刂葡到y(tǒng)校正根據(jù)校正裝置的特性可以分為超前校正、滯后校正、滯后 超前校正 、 串聯(lián)校正 以及反饋校正。要研究頻域法的特性可以通過(guò)頻域特性曲 線進(jìn)行研究，包括曲線的形狀及其特征量。 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 45 開(kāi)環(huán)根軌跡曲線 當(dāng)我們改變參數(shù)，我們會(huì)得出一些根軌跡的性能結(jié)論分析。 在 MATLAB中采用函數(shù) pzmap（）繪制系統(tǒng)零點(diǎn)，輸入“ rlocus（ GH）”可得到我們需要的 根軌跡圖。Y(t)39。39。188。206。String39。 str=[str0,39。 %顯示調(diào)節(jié)時(shí)間 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 %的時(shí)間點(diǎn) hold off [F,h]=findpeaks(y)。m39。k39。o39。]。 end Settingtime=fix(100*t(i))/100。String39。 str=[str0,39。 end m=k。 set(,39。 str0=num2str(M)。 set(,39。 %畫(huà)出峰值時(shí)間點(diǎn) str0=num2str(tp)。k39。k39。o39。,39。Linewidth39。 tp=fix(t(k)*100)/100。 [y,t]=step(feedback(G,1))。 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 [y,t]=step(G)。 %獲取控件 Tag屬性為 edit2的控件里面的數(shù)值作為分母 load(39。))。Value39。 set(,39。右鍵單擊任一圖形對(duì)象，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊 View Callbacks，在點(diǎn)擊 Callback命令 ，這時(shí)將自動(dòng)打開(kāi)一個(gè) M文件，這個(gè)時(shí)候就可以在各控件相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)區(qū)內(nèi)修改對(duì)應(yīng)的程序代碼。 本時(shí)域分析法的設(shè)計(jì)以典型輸入的單位脈沖輸入、單位階躍輸入以及 單位斜坡輸入為主的輸入，來(lái)觀察各個(gè)的響應(yīng)曲線進(jìn)行分析，通過(guò)階躍響應(yīng)性能指標(biāo)（包括峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、上升 時(shí)間、超調(diào)量）來(lái)研究問(wèn)題和分析問(wèn)題，主要針對(duì)一階或二階系統(tǒng)。,hObject,eventdata,guidata(hObject)) 最后我們?cè)僖淮伪４嬖O(shè)計(jì)好的 ， 選擇工具欄上的運(yùn)行按鈕， 同時(shí)也自動(dòng)生成了 。,hObject,eventdata,guidata(hObject)) （ 4）菜單實(shí)驗(yàn)四的 Callback屬性： dianxinghuanjie(39。,hObject,eventdata,guidata(hObject)) （ 3）菜單實(shí)驗(yàn)三的 Callback屬性： dianxinghuanjie(39。,hObject,eventdata,guidata(hObject)) （ 2）菜單實(shí)驗(yàn)二的 Callback屬性： dianxinghuanjie(39。 （ 1）菜單實(shí)驗(yàn)一的 Callback屬性： dianxinghuanjie(39。我們可以發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)建某個(gè)菜單項(xiàng)后，圖框的右邊就會(huì)顯示該菜單的相關(guān)的屬性，我們可以在這里設(shè)置好我們的屬性，我們先創(chuàng)建四個(gè)一級(jí)菜單 ，分別在右邊 Label屬性中修改為實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四，再在各自的子菜單中的屬性項(xiàng)里修改為線性系統(tǒng)時(shí)域分析、線型系統(tǒng)根軌跡分析、線性系統(tǒng)頻域分析和控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)。之后在 String的屬性下分別改成線型系 統(tǒng)時(shí)域分析、線型系統(tǒng)頻域分析、線性系統(tǒng)根軌跡分析、控制系統(tǒng) 校正實(shí)驗(yàn) 。 該界面有四個(gè)窗口空間組成組成，在各自的窗口中我們可以通過(guò)圖形用戶界面可以很方便的了解自動(dòng)控制原理的幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，下面我們?lái)介紹主界面的設(shè)計(jì)，具體步驟如下： 首先我們點(diǎn)擊 MATLAB界面工具 欄上的快速啟動(dòng)圖標(biāo)，可以直接 啟動(dòng)一個(gè) GUIDE的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的對(duì)話框，或者在 file 菜單中點(diǎn)擊 new，在點(diǎn)擊 GUI 也是可以，當(dāng)然了直接在命令窗口（ Command Window）上輸入 GUIDE命令也是可以的，最好的啟動(dòng)方式還是第一種方法。 該設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括三級(jí)界面，第一級(jí)界面就是我們的主界面，由主界面可以進(jìn)入到第二級(jí)界面，包括線性系統(tǒng)時(shí)域分析 界面、線性系統(tǒng)頻域分析界面、線性系統(tǒng)根軌跡分析界面控制系統(tǒng) 校正實(shí)驗(yàn)界面。 （ b）虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)繪圖功能：通過(guò)參數(shù)的設(shè)定，我們可以得到我們所想要的響應(yīng)曲線或是波形圖等其他仿真圖形。 自動(dòng)控制原理的主要內(nèi)容包括控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻域分析發(fā)以及控制系統(tǒng)校正與綜合等方面知識(shí)。同時(shí)自動(dòng)控制原理技術(shù)的應(yīng)用范圍現(xiàn)在已擴(kuò)展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等生活中的其他領(lǐng)域，成為人們生活當(dāng)中不可或缺 的一部分。 （ d） 對(duì)象瀏覽器（ Object Browser）：可以觀察當(dāng)前設(shè)計(jì)階段的各個(gè)句柄圖形對(duì)象。 如下圖 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 21 GUI 的初始化界面 如果沒(méi)有設(shè)計(jì)好的可視化圖形文件，我們要選擇空白的可視化文件，即 Blank GUI（空白），然后點(diǎn)擊 OK按鈕，就會(huì)顯示出 GUI設(shè)計(jì)窗口，如下圖 22。 GUI 圖形用戶 界面的 打開(kāi) 在 MATLAB中打開(kāi) GUI可以以下的操作方法 （ 1） 選擇菜單欄上的“ File”選項(xiàng)，再選擇“ New”選項(xiàng)，最后得到“ GUI”命令。 GUIDE在 GUI設(shè)計(jì)過(guò)程中直接自動(dòng)生成了 .m文件框架，它所具有的優(yōu)點(diǎn)如下： （ a） .m文件在 .fig文件生成的同時(shí)就已經(jīng)生成了一些必要的代碼 。根據(jù)我們所想要的圖形用戶界面對(duì)象，我們可以設(shè)計(jì)出界面非常友好、操作相當(dāng)方便的圖形用戶界面。 GUI 簡(jiǎn)單介紹 與 可視化接口環(huán)境 GUI 概念介紹 由菜單、窗口、對(duì)話框等各種圖形元素構(gòu)成的用戶界面被叫做圖形用戶界面，英文名稱(chēng)是Graphical User Interface，簡(jiǎn)稱(chēng) GUI。 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 毋庸置疑， MATLAB的功能相當(dāng)強(qiáng)大，可以用于數(shù)值分析、數(shù)值和符號(hào)計(jì)算、工程與科學(xué)繪圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真以及圖形處理 ，同時(shí)具有內(nèi)容強(qiáng)大的工具箱進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi) 發(fā)。 2 自動(dòng)控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體概述及其實(shí)現(xiàn)工具介紹 MATLAB 工具介紹 我們?cè)谠O(shè)計(jì)自動(dòng)控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的時(shí)候需要用到 MATLAB設(shè)計(jì)工具，以此搭建我們所想要的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為了對(duì)后面更好地的設(shè)計(jì) 與實(shí)驗(yàn) ，我們需要了解 MATLAB的發(fā)展歷史 以及它的功能，掌握軟件的實(shí)際操作原理。通過(guò)MATLAB/GUI設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不但能很好地解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題，加深滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 對(duì)自動(dòng)控制原 理理論課程內(nèi)容的理解，更能使學(xué)生擺脫復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式 ，對(duì)新知識(shí)產(chǎn)生濃厚的探索興趣。 為了改變這種現(xiàn)象 ，我們 通過(guò) 利用 MATLAB中的具有可視化編程能力的圖形用戶界面 （簡(jiǎn)稱(chēng) GUI）和控制系統(tǒng)工具箱中的 有關(guān)的豐富的庫(kù)函數(shù)等，開(kāi)發(fā)出了 基于 MATLAB的自動(dòng)控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。目前相當(dāng)多的大學(xué)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍處于傳統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)階段，通過(guò)利用集成封閉的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱，將相應(yīng)的有源網(wǎng)絡(luò)模塊整個(gè)連接成了典型環(huán)節(jié)和系統(tǒng)，然后施加典型信號(hào)，通過(guò)示波器仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在理論的學(xué)習(xí)中，由于理論概念太過(guò)抽象、計(jì)算量大等難題，給現(xiàn)代教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了諸多的不便，而實(shí)驗(yàn)課對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程和理論作出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)演示、分析以及論證，大大地提高了學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制理論的理解，但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課由于受到實(shí)驗(yàn)資源不足、設(shè)施簡(jiǎn)單、儀器誤差較大等原因，為教學(xué)實(shí)施帶來(lái)了影響，因此，我們利用 MATLAB中的圖形用戶界面設(shè)計(jì)功能（ GUI）建立虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)研究自動(dòng)控制原理，不僅提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，改善了實(shí)驗(yàn)精度，而且大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和增強(qiáng)了處理問(wèn)題的能力。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)工業(yè)化的推進(jìn)，自動(dòng)控制原理和技術(shù)已經(jīng)在宇宙航空、機(jī)器人操作、環(huán)境治理、核能研究等高科技領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為了人類(lèi) 社會(huì)和人們生活中不可或缺的一部分。它的典型特點(diǎn)是概念比較抽象，數(shù)字含量巨大，計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，從而導(dǎo)致學(xué)生比較難于理解和消化，實(shí)驗(yàn)是理解和消化相關(guān)課程內(nèi)容的非常重要的途徑。（ 3）因?yàn)?元件 的 非線性等 一些元素，導(dǎo)致了 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論知識(shí)差異較大 ，相距甚遠(yuǎn) 。 MATLAB是面對(duì)科學(xué)計(jì)算的高性能可視化編程仿真軟件， GUI是一種的圖形用戶界面。 本文要求 通過(guò)自動(dòng)控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn) 線型系統(tǒng)的時(shí)域分析、線性系統(tǒng)的根軌跡分析、線型系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正實(shí)驗(yàn)，然后重點(diǎn)介紹線性系統(tǒng)的時(shí)域分析的具體的原理、方 法、實(shí)現(xiàn)的功能、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程以及仿真圖形。自推廣以來(lái)，得到了社會(huì)上的普遍認(rèn)同以及廣泛的應(yīng)用，發(fā)展至今推出了各種版本，里面的功能越來(lái)越豐富和強(qiáng)大，同時(shí)它的語(yǔ)言易于掌握，所以深受各大高等學(xué)校的喜愛(ài)以及科學(xué)研究人員的使用，尤其在歐美高校， MATLAB軟件的使用成為了學(xué)生的必備的學(xué)習(xí)技能。 對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們可以利用相關(guān)的函數(shù)和相關(guān)的線性方程進(jìn)行求解，但對(duì)更為復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們之前的方法就不可以實(shí)現(xiàn)了，所以則必須使用 Simulink進(jìn)行仿真與分析。 MATLAB作為一款強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算軟件，同時(shí)也提供了 圖形用戶界面設(shè)計(jì)的功能，它包括了三類(lèi)圖形用戶界面對(duì)象，包括用戶界面控件對(duì)象、下拉式菜單對(duì)象和快捷菜單對(duì)象。 GUIDE將所有設(shè)計(jì)好的 GUI 設(shè)計(jì)模型 保存在一個(gè) .fig文件當(dāng)中，并且同時(shí)生成了 .m文件，對(duì)于 .fig 文件設(shè)計(jì)，它包括滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 了 GUI圖形窗口以及圖形窗口對(duì)象，對(duì)于 .m文件而言，它包括了 GUI設(shè)計(jì)、控制函數(shù)及其定義為子函數(shù)的用戶控件回調(diào)函數(shù)。 （ d）提供了管理全局變量 的便利途徑 。 MATLAB軟件為 GUI圖形用戶界面設(shè)計(jì)總共準(zhǔn)備了 4種模板 ，包括 Blank GUI（默認(rèn)）、 GUI with Uicontrols（帶控件對(duì)象的 GUI模板）、 GUI with Axes and Menu（帶坐標(biāo)軸與菜單的 GUI模板）與Modal Question Dialog（ 帶模式問(wèn)話對(duì)話框的 GUI模板 ）。 （ c） 位置調(diào)整工具（ Alignment Tool）：多個(gè)對(duì)象通過(guò)該工具左右、上下進(jìn)行位置進(jìn)行調(diào)整。 自動(dòng)控制原理簡(jiǎn)單介紹 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛快的發(fā)展和廣泛的應(yīng) 用，自動(dòng)控制原理理論和技術(shù)在宇宙航空、機(jī)器人控制、導(dǎo)彈制導(dǎo)衛(wèi)星發(fā)射和核能 等 高科技領(lǐng)域方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)大學(xué)階段的學(xué)習(xí)已經(jīng)把自動(dòng)控制原理當(dāng)作一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，尤其是電氣自動(dòng)化、電力系統(tǒng)、船舶與海洋工程等相關(guān)的專(zhuān)業(yè)都已經(jīng)開(kāi)設(shè)了這門(mén)課程 。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們首先要確定一個(gè)總體框架