【正文】 練等智能特性。但它的缺點是為建造物理模型所需的費用高、周期長、技術復雜等。數學仿真是以綜合參數比例相似及信息規(guī)律傳遞相似為基礎的仿真。控制系統(tǒng)仿真經歷了物理模型仿真，模擬計算機仿真和數字計算機仿真三個過程?？刂葡到y(tǒng)仿真是系統(tǒng)仿真技術在控制領域的應用。70年代，系統(tǒng)工程被廣泛用于社會、經濟、生態(tài)等非工程系統(tǒng)，促進了離散事件系統(tǒng)仿真技術的發(fā)展。仿真是對真實事物的模擬，它形成于40年代二戰(zhàn)末期對火炮及飛行控制動力學系統(tǒng)的研究，1948年電子微分分析器在美國的BELL實驗室的研制成功開創(chuàng)了計算機仿真的新紀元。系統(tǒng)數字仿真是一門新興學科，是計算機科學、計算數學、控制理論和專業(yè)應用技術等學科的綜合?；贛ATLAB的計算機控制系統(tǒng)虛擬實驗平臺的開發(fā)是為了此目的而設計的。由于實驗硬件電路較復雜，學生初次做實驗時不但存在著一定的盲目性，而且容易造成硬件電路的損壞。 國內外相關研究情況 計算機控制系統(tǒng)是自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，是學習和掌握控制理論與自動化技術的基礎課程。同時，“計算機控制技術”課程內容涵蓋眾多的數學理論和運算,具有繪圖工作量大、概念抽象、理論與實踐密切結合等特點。計算機控制理論不僅形象直觀地表現(xiàn)教學內容借助MATLAB仿真較強的交互性和豐富的表現(xiàn)力, 輸出各種參數、曲線和圖表,還使得原來抽象、難以理解的各種控制算法變得生動形象。如果這種試驗是在計算設備上實現(xiàn)的,就稱為計算機仿真?？刂葡到y(tǒng)同時是為了使被控制對象達到預定的理想狀態(tài)而實施的。 計算機控制系統(tǒng)課程教學MATLAB仿真的特點計算機控制技術是計算機技術與自動控制理論、自動化技術以及檢測與傳感技術、通信與網絡技術緊密結合的產物,主要研究應用計算機技術和控制理論設計出滿足工業(yè)生產過程需求的計算機控制系統(tǒng)。1958年美國的朱利((. Jury)發(fā)表了《數字控制系統(tǒng)》(SampledData Control System)的論文，建立了數字控制以及數字信號處理的基礎。其發(fā)展過程中幾個重要的成果有，1948年Bell實驗室工作的香農()證明了離散系統(tǒng)采樣值復現(xiàn)原有信號的條件，隨后發(fā)表了專著《通信的數學理論》，創(chuàng)立了信息論。計算機控制系統(tǒng)理論是以脈沖傳遞函數為基礎，對線性或近似線性的數字離散控制系統(tǒng)進行分析與設計的理論。 MATLAB 目 錄 第一章 緒論 1 題目背景、研究意義 1 計算機控制理論的發(fā)展 1 計算機控制系統(tǒng)課程教學MATLAB仿真的特點 1 國內外相關研究情況 2 本文的主要內容和結構安排 3 第二章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真 5 MATLAB簡介 5 MATLAB工作環(huán)境 6 變量和字符串 7 基本運算符號和常用函數 7 向量、矩陣與數組 8 M文件的編輯與運行 9 關系與邏輯運算、符號運算和M控制命令 10 MATLAB的繪圖功能 13 二維圖形 13 三維圖形 14 第三章 基于MATLAB的計算機控制系統(tǒng)仿真平臺的設計 15 主界面分析 15 直接數字控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數 15 最小拍有紋波系統(tǒng)的仿真 16 最小拍無紋波 24 大林算法 30 第四章 總結和展望 36 研究內容總結 36 工作展望 36 參考文獻 37 外文資料 中文翻譯 致 謝1北京理工大學2014屆本科生畢業(yè)設計（論文）第一章 緒論 題目背景、研究意義 計算機控制理論的發(fā)展 在現(xiàn)代工業(yè)控制體系中，隨著工業(yè)產品設計的復雜化、多樣性、人性化，使得人們對生產控制系統(tǒng)的要求更加復雜化，準確化，高效化，然而傳統(tǒng)連續(xù)化控制方法己無法滿足系統(tǒng)控制要求。s advantage on graphical programming to plete the virtual experiment development of the system.This virtual experimental system requires low configuration, and it is to easy operate. Moreover, it is fully patible with the course covered by Computer Control System. Its output results and curves are all based on input parameters, and it has remarkable advantages on visibility, interaction and scientific reliability. The system has already been applied into instructions, and has received satisfying feedback. Therefore, it is practically meaningful to design and develop a virtual experiment system of Computer Control System for the undergraduates. This is the direction of future development to the universities39。關鍵詞：計算機控制系統(tǒng)；脈沖傳遞函數；MATLAB；ABSTRACTThe course of Computer Control System, a required course for Electrical Engineer, is about linear and quasilinear discrete system. The prime problems to be solved during the research on the physical model of this system are its mathematical narrative, model building and analytical tools. In practice, it is observed that students find it hard to master the mathematical model of puter control theory, namely, the pulse transfer function. Hence it is essential to visualize the abstract theories through experiments, and thus deepen student39?，F(xiàn)已開始應用于教學當中,并收到了良好的效果。 計算機控制虛擬實驗系統(tǒng)選用了MATLAB作為開發(fā)環(huán)境,并結合使用了控制設計與仿真工具包,利用該軟件在圖形化編程方式以及交互式仿真方面的優(yōu)勢,完成虛擬實驗系統(tǒng)的開發(fā)。但隨著科學技術水平的發(fā)展,一種綜合了計算機技術、軟件工程技術、數字信號處理技術的仿真技術的出現(xiàn),提供了新的解決途徑。在研宄該系統(tǒng)物理模型過程中,首先需要解決其數學描述、模型建立以及分析工具的問題,但在實際教學過程中,發(fā)現(xiàn)學生較難理解計算機控制理論的數學模型——脈沖傳遞函數,所以迫切的需要增加實驗環(huán)節(jié),將枯燥的理論知識進行可視化,增加學生對計算機控制理論的感性認識,提高學習效果。— 撰寫論文，準備答辯。 — 完成基于MATLAB 7的計算控制系統(tǒng)仿真平臺的設計。六、進度安排— 查找資料，通過書籍和網絡了解基于MATLAB的計算機控制系統(tǒng)仿真平臺的基本原理及研究方法，完成開題報告。掌握計算機控制系統(tǒng)課程所涉及的最小拍有紋波、最小拍無紋波系統(tǒng)以及大林算法等基本內容。研究方法與手段：充分了解MATLAB 7的計算控制系統(tǒng)課程圖形化的仿真平臺的設計，熟練使用MATLAB 7軟件以及基于MATLAB 7的GUI（圖形用戶接口）程序設計。并基于MATLAB 7的計算控制系統(tǒng)課程圖形化的仿真平臺的設計。四、研究內容主要研究基于MATLAB的計算機控制系統(tǒng)仿真平臺的設計。但過于復雜的控制任務是傳統(tǒng)的控制理論無能為力?！　?二)高度非線性在傳統(tǒng)的控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象，雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來說，到2010年為止,非線性控制理論還很不成熟，有些方法又過于復雜，無法廣泛應用。隨著要研究的對象和系統(tǒng)越來越復雜，依賴于數學模型的傳統(tǒng)控制理論難以解決復雜系統(tǒng)的控制問題：(一)不確定性的模型傳統(tǒng)控制是基于模型的控制，模型包括控制對象和干擾模型。現(xiàn)代控制理論主要采用最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識和最優(yōu)估計、自適應控制等分析和設計方法。但是由于經典控制理論主要研究的對象是單變量常系數線性系統(tǒng)，它只適用于單輸入單輸出控制系統(tǒng)。 基于MATLAB 7的GUI（圖形用戶接口）程序設計，實現(xiàn)對計算機控制系統(tǒng)仿真平臺的設計。控制系統(tǒng)仿真是建立在控制系統(tǒng)模型基礎之上的控制系統(tǒng)動態(tài)過程試驗，目的是通過試驗進行系統(tǒng)方案論證，選擇系統(tǒng)結構和參數,驗證系統(tǒng)的性能、指標等。被控對象的范圍很廣，包括各行各業(yè)的生產過程、機械裝置、交通工具、機器人、實驗裝置、儀器儀表、家庭生活設施、家用電器和兒童玩具等。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。指導教師（簽字）年 月 日審題小組組長（簽字）年 月 日天津大學仁愛學院本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱基于MATLAB的計算機控制系統(tǒng)仿真平臺的設計系 名信息工程系專 業(yè)自動化學生姓名 杜 蓉指導教師扈書亮 課題來源及意義 計算機控制系統(tǒng)(Computer Control System，簡稱CCS)是應用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構成的系統(tǒng)。對任一用戶設定被控對象依據算法以及調節(jié)器的具體設定參數輸出系統(tǒng)運行結果。）掌握大林算法、最小拍有紋波、最小拍無紋波系統(tǒng)的算例仿真。 完成基于MATLAB 7的GUI仿真平臺程序M文件設計。工作目的：熟練掌握MATLAB M文件的編寫。研究條件：基于MATLAB 7的GUI（圖形用戶接口）程序設計。北京理工大學2014屆本科生畢業(yè)設計（論文）一、原始依據（包括設計或論文的工作基礎、研究條件、應用環(huán)境、工作目的等。）工作基礎：了解計算機控制系統(tǒng)課程涉及的基本內容，熟練使用MATLAB 7軟件。應用環(huán)境：基于MATLAB 7的計算控制系統(tǒng)課程圖形化的仿真平臺的設計。 掌握計算機控制系統(tǒng)課程所涉及的最小拍有紋波、最小拍無紋波系統(tǒng)以及大林算法等基本內容。二、參考文獻[1]邵年華. 水文時間序列幾種預測方法比較研究[D]. 西安理工大學 2010.[2]王瑩. 基于MATLAB的永磁風力發(fā)電機動態(tài)仿真[D]. 大連理工大學 2009.[3]李興毓. 基于MATLAB的CFG樁復合地基優(yōu)化設計研究[D]. 武漢理工大學 2009.[4]黃師娟. 基于小波分析的時間序列預測模型及其應用研究[D]. 西安理工大學 2009.[5]張宇. 嵌入式電腦橫機可視化數據處理系統(tǒng)研究[D]. 東華大學 2009.[6]呂輝榜. 基于MATLAB快速控制原型的磁懸浮控制系統(tǒng)研究[D]. 武漢理工大學 2008.[7]朱會. 基于MATLAB的旋風分離器內氣固兩相流場的數值模擬[D]. 北京化工大學2007.[8][D]. 電子科技大學 2007.[9][D]. 吉林大學 2006.[10]王震. 嵌入式GUI構件庫的設計與實現(xiàn)[D]. 浙江大學 2006.三、設計（研究）內容和要求（包括設計或研究內容、主要指標與技術參數，并根據課題性質對學生提出具體要求。利用MATLAB 7中的GUI工具箱完成仿真環(huán)境的平臺框架搭建。能夠對實驗平臺的輸出結果做出效果評價。這里的計算機通常指數字計算機，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或專用計算機。與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數字信號進行聯(lián)系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進行聯(lián)系?？刂颇康目梢允鞘贡豢貙ο蟮臓顟B(tài)或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優(yōu)化目標。如果這種試驗是在計算設備上實現(xiàn)的，就稱為計算機仿真。二、國內外發(fā)展現(xiàn)狀計算機控制系統(tǒng)雖然控制規(guī)律靈活多樣，改動方便；控制精度高，抑制擾動能力強，能實現(xiàn)最優(yōu)控制；能夠實現(xiàn)數據統(tǒng)計和工況顯示，控制效率高；控制與管理一體化，進一步提高自動化程度。系統(tǒng)的數學模型采用傳遞函數表示，系統(tǒng)的分析和綜合方法主要是基于根軌跡法和頻率法。而系統(tǒng)分析的數學模型主要用狀態(tài)空間描述。傳統(tǒng)控制通常認為模型是已知的或經過辨識可以得到的，對于不確定性的模型，傳統(tǒng)控制難以滿足要求?！　?三)復雜的任務要求在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制任務往往要求輸出量為定值或者要求輸出量跟隨期望的運動軌跡，因此控制任務比較單一。三、研究目標 基于MATLAB7的GUI（圖形用戶接口）程序設計，實現(xiàn)對計算機控制系統(tǒng)仿真平臺的設計。了解計算機控制系統(tǒng)課程涉及的基本內容，熟練使用MATLAB 7軟件以及基于MATLAB 7的GUI（圖形用戶接口）程序設計。五、研究方法與手段理論基礎：計算機控制系統(tǒng)，自動控制原理，