【正文】 ，研究參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。 本實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容是：用全狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)二階系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置，并通過(guò)電路模擬的方法予以實(shí)現(xiàn)，及用全狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)三階系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置，并通過(guò)電路模擬的方法予以實(shí)現(xiàn)。由于控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于它的閉環(huán)極點(diǎn)在S平面上的位置，因而人們常把對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求轉(zhuǎn)化為一組希望的閉環(huán)極點(diǎn)。一個(gè)單輸入單輸出的N階系統(tǒng)，如果僅靠系統(tǒng)的輸出量能夠進(jìn)行反饋，顯然不能使系統(tǒng)的n個(gè)極點(diǎn)位于所希望的位置?；谝粋€(gè)N階系統(tǒng)有N個(gè)狀態(tài)變量，如果把它們作為系統(tǒng)的反饋信號(hào)，則在滿足一定的條件下就能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)任意配置，這個(gè)條件就是系統(tǒng)能控。理論證明，通過(guò)狀態(tài)反饋的系統(tǒng)，其動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)由于只有輸入反饋的系統(tǒng)。假設(shè)系統(tǒng)受控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程為： （28） （29）圖261為其狀態(tài)變量圖[12]。圖261 狀態(tài)變量圖令，其中，r為系統(tǒng)的給定量，x為系統(tǒng)狀態(tài)變量，u為控制量。則引入狀態(tài)反饋后系統(tǒng)的狀態(tài)方程為： （210）相應(yīng)的特征多項(xiàng)式為，調(diào)節(jié)狀態(tài)反饋陣K的元素，就能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置。圖262為引入狀態(tài)反饋后系統(tǒng)的方框圖[13]。圖262 引入狀態(tài)反饋后系統(tǒng)的方框圖首先，進(jìn)入基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面，點(diǎn)擊進(jìn)入。在選擇界面中選擇實(shí)驗(yàn)八，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)八界面，如圖263所示。再打開(kāi)Multisim新建一個(gè)原理圖，準(zhǔn)備開(kāi)始搭建電路。圖263 實(shí)驗(yàn)八主界面 典型二階系統(tǒng)全狀態(tài)反饋的極點(diǎn)配置控制系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置實(shí)驗(yàn)分二階和三階兩部分，點(diǎn)擊典型二階系統(tǒng)按鈕可以進(jìn)入二階部分，圖略。點(diǎn)擊輸出反饋電路圖，會(huì)出現(xiàn)引入狀態(tài)反饋之前的電路圖，按照如圖264搭建即可。圖264 帶有輸出反饋的二階系統(tǒng)電路圖引入狀態(tài)反饋后的電路圖如圖265所示。圖265 引入狀態(tài)反饋后的二階系統(tǒng)電路圖得到波形圖后，點(diǎn)擊示波器按鈕，對(duì)比正確的波形，分析對(duì)比校正前后的效果，示波器波形如圖26圖267所示。圖266 引入狀態(tài)反饋前的二階系統(tǒng)示波器波形圖267 引入狀態(tài)反饋后的二階系統(tǒng)示波器波形 典型三階系統(tǒng)全狀態(tài)反饋的極點(diǎn)配置典型二階系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)做完后，點(diǎn)擊返回實(shí)驗(yàn)八按鈕，可以回到實(shí)驗(yàn)八界面，點(diǎn)擊典型三階系統(tǒng)的按鈕進(jìn)入三階系統(tǒng)部分，做典型三階系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。進(jìn)入三階的界面，同二階是一樣的，點(diǎn)擊引入狀態(tài)反饋按鈕，打開(kāi)引入狀態(tài)反饋之前的電路圖如圖268所示，開(kāi)始搭建。圖268 帶有輸出反饋的三階系統(tǒng)電路圖點(diǎn)擊引入狀態(tài)反饋電路圖，即可打開(kāi)帶有狀態(tài)反饋的三階系統(tǒng)的電路圖，如圖269所示。圖269 引入狀態(tài)反饋后的三階系統(tǒng)電路圖 得到示波器圖形后，點(diǎn)擊示波器按鈕，打開(kāi)示波器的波形對(duì)比，如圖270、圖271所示。圖270 引入狀態(tài)反饋前三階系統(tǒng)示波器波形圖271 引入狀態(tài)反饋后三階系統(tǒng)示波器波形得到實(shí)驗(yàn)八的所有波形后要整理好，排版、打印出來(lái)交給老師檢查，簽字。模版可以參照下頁(yè)。并完成以下實(shí)驗(yàn)要求：，實(shí)測(cè)他們的階躍響應(yīng)響應(yīng)曲線和動(dòng)態(tài)性能，并與計(jì)算所得的各種性能指標(biāo)進(jìn)行比較和分析；，確定系統(tǒng)希望的特征多項(xiàng)式，并計(jì)算出狀態(tài)反饋增益矩陣；，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得他們的階躍響應(yīng)曲線的特征量，并分析是否滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求；；。實(shí)驗(yàn)思考題如下：?，其瞬態(tài)響應(yīng)一定會(huì)優(yōu)于輸出反饋的系統(tǒng)? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果范例示例范文如下一頁(yè)所示：實(shí)驗(yàn)八 控制系統(tǒng)極點(diǎn)的任意配置實(shí)驗(yàn)人：實(shí)驗(yàn)日期： 二階帶有輸出反饋 二階引入狀態(tài)反饋后 三階帶有輸出反饋 第3章 仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)界面的設(shè)計(jì) 仿真界面的效果本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相當(dāng)于一本動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，由于VB簡(jiǎn)單易懂，又功能強(qiáng)大，所以選用了VB軟件做仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)界面的設(shè)計(jì)。比如基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面如圖31所示，此圖為仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的首頁(yè)，點(diǎn)擊進(jìn)入按鈕之后才真正進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之中。圖31 基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面從直觀可以看出，此仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作簡(jiǎn)單，容易理解，而且VB編程簡(jiǎn)單，沒(méi)有過(guò)多復(fù)雜的語(yǔ)句，控件很多，可以向其中添加生動(dòng)的圖片，像首頁(yè)中插入的就是我們化工學(xué)院的雪景，也為仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)添了幾分美感，同時(shí)那黑色大理石上醒目的八個(gè)大字“嚴(yán)謹(jǐn)、勤奮、求實(shí)、進(jìn)取”放在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的首頁(yè)上，更是有鼓勵(lì)和激勵(lì)學(xué)生們的深遠(yuǎn)含義，也是給學(xué)生做實(shí)驗(yàn)前的警示，VB使這個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)變得豐富多彩，增加了實(shí)驗(yàn)的趣味，比如選擇實(shí)驗(yàn)的界面如圖32所示。圖32 選擇實(shí)驗(yàn)的界面 仿真界面的設(shè)計(jì)說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是由多個(gè)窗體組合而成的，在每個(gè)窗體上添加不同的控件，如按鈕、圖片框、文本框、標(biāo)簽等，這些都是比較常用的控件。按鈕可以完成界面之間的轉(zhuǎn)換，可以通過(guò)編程設(shè)定，當(dāng)單擊一個(gè)按鈕時(shí)，發(fā)生什么樣的時(shí)間，比如轉(zhuǎn)換到哪個(gè)窗體下，或是顯示圖片、文本框等控件。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電路圖和示波器的波形的出現(xiàn)都是利用圖片框的Visible屬性完成的。正常情況下將Image的Visible屬性設(shè)置成False，當(dāng)單擊某一按鈕時(shí)，Image的Visible屬性變成True，這樣顯示了，編程語(yǔ)句也很簡(jiǎn)單，操作也簡(jiǎn)單，可以說(shuō)本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)用和開(kāi)發(fā)都是簡(jiǎn)單易懂的。結(jié) 論基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)于學(xué)生和老師都有很大的好處和進(jìn)步。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)生再也不用去打印或者去買(mǎi)厚厚的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，花錢(qián)是其次，基本上打出來(lái)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)也不結(jié)實(shí)，不實(shí)用，本課題的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)其實(shí)就相當(dāng)于一部動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，可以簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的安裝在實(shí)驗(yàn)室的每一臺(tái)電腦里，而且安裝也十分簡(jiǎn)單，不用像其他軟件一樣的安裝步驟，只需要將仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存儲(chǔ)在實(shí)驗(yàn)室的每一臺(tái)電腦里，就可以使用了。對(duì)老師來(lái)說(shuō)，學(xué)生有了仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的指導(dǎo)，仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中有正確的波形圖像和結(jié)果數(shù)據(jù)，按照電路圖連接完了電路，也得出了圖形或是數(shù)據(jù)，就可以在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上找到正確的波形或者數(shù)據(jù)，進(jìn)行自我檢驗(yàn)，也可以培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，對(duì)老師的教學(xué)也有很大的幫助。另外，這個(gè)基于Multisim的控制理論仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以幫助自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生多了解這個(gè)軟件，不是硬生生的去學(xué)Multisim，而是換一種輕松地方式學(xué)習(xí)Multisim，效果會(huì)更好些。最重要的是，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)臺(tái)和實(shí)驗(yàn)儀器的價(jià)格越來(lái)越高，沒(méi)有下降的趨勢(shì)，而大多數(shù)的學(xué)生又是在對(duì)實(shí)驗(yàn)不熟悉的情況下就到實(shí)驗(yàn)臺(tái)或是用實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)，極容易損傷實(shí)驗(yàn)臺(tái)或是實(shí)驗(yàn)儀器，檢修也麻煩，所以，用仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)漸漸代替實(shí)驗(yàn)臺(tái)和實(shí)驗(yàn)儀器是很好的一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)趨勢(shì)。并且Multisim在電路仿真方面是極為出色的軟件，有了Multisim軟件，就相當(dāng)于擁有了一個(gè)設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室，可以非常方便的從事電路設(shè)計(jì)、仿真、分析工作。參考文獻(xiàn)[1] 王煥然,[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2010,4(22):157160.[2] 李智華,周峰,[J].電力學(xué)報(bào),2012,27(1):2326.[3] “自動(dòng)控制原理”課程仿真實(shí)驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012,15(3): 120122.[4] [J].計(jì)算機(jī)仿真,2007,24(12):306308.[5] Heidar and Aider Matarrita Virtual Labs for Distance Education Classes[J]. 1999,25(3):114120.[6] amp。Ultiboard[M].北京:人民郵電出版社,2005.[7] Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.[8] [J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào),2012,24(4): 123126.[9] 聶典,[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.[10] 龔沛曾,楊志強(qiáng), Basic程序設(shè)計(jì)教程[M].北京:高等教育出版社,2007.[11] [M].北京:科學(xué)出版社,2001.[12] Atnerton, Control Engineering[M].Van Nostrand:ReinHolld Company Limited,1975.[13] Bower,JL, to the Design of Servomechanisims [M].New York: John Wileyamp。Sons,1958.致 謝16周的畢業(yè)設(shè)計(jì)逐漸接近了尾聲，我不禁感嘆：時(shí)光之易逝！四年的努力與付出，隨著論文的完成，也為我的大學(xué)生活畫(huà)下了一個(gè)比較完整的句號(hào)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的勝利完成，乃至學(xué)業(yè)的勝利完成，在這個(gè)漫長(zhǎng)又短暫的過(guò)程中，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)和朋友給了我莫大的幫助和支持，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 首先，我要衷心地感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師高老師！本論文從選題到完成，每一步都傾注了高老師的大量心血和指導(dǎo)；是他給了我很大支持和鼓勵(lì)、耐心輔導(dǎo)與解惑；高老師的淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，由于我對(duì)本論文所用的軟件工具不熟悉，給老師添了不少麻煩，但高老師依然熱情的幫助我解決問(wèn)題，讓我感覺(jué)到他人格的魅力；其次，我要感謝我的同學(xué)和實(shí)驗(yàn)室的戰(zhàn)友們，因?yàn)橛心銈?，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能在這樣的短時(shí)間內(nèi)完成，是你們的幫忙、督促、鼓勵(lì)和支持；也謝謝你們陪我走過(guò)這么寶貴的四年時(shí)光；再次感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中以及大學(xué)以來(lái)所有專業(yè)課的老師們，謝謝你們；正是你們的付出與不懈的教導(dǎo)和鼓勵(lì)，才有我現(xiàn)在的順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和順利畢業(yè)！謝謝你們培養(yǎng)了我良好的獨(dú)立自主能力和獨(dú)自思考的習(xí)慣，這是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的充分條件。在我的大學(xué)生活中，你們或推動(dòng)，或攜手，或見(jiàn)證了我成長(zhǎng)的印記?？傊湍銈?cè)谝黄鸬娜兆訒?huì)是我此生最寶貴的記憶。謹(jǐn)以拙筆，將這最寶貴的記憶永久珍