控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真大論-在線瀏覽
2025-02-23 05:43本頁面
【正文】 立 合理的控制算法，完成控制器的設(shè)計(jì)和仿真分析。 MATLAB 軟件在控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展前景 摘 要 MATLAB是 MathWorks 公司于 1984年推出的一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，可用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境。 關(guān)鍵詞 ： MATLAB Simulink 控制系統(tǒng) 仿真 系統(tǒng)模型 2 ABSTRACT MATLAB is an interactive programming language for matrix putation based on the MathWorks pany launched in 1984, can be used for the senior technical calculation algorithm development, data visualization, data analysis and numerical puting language and interactive environment. Simulink provides a building block diagram model of the graphical user interface, the process of creating just click and drag the mouse operation can be pleted, it provides a convenient and straightforward way, and users can immediately see the results of simulation system. Keywords： MATLA Simulink Control system simulation system mode3 隨著現(xiàn)在國家推行建設(shè)應(yīng)用型本科大學(xué)服務(wù)地方的要求，現(xiàn)在各高校理論課程及課時(shí)嚴(yán)重削減，很多數(shù)學(xué)知識比如復(fù)變函數(shù)等都取消了，高等數(shù)學(xué)也只是上了基礎(chǔ)部分，最直接的后果就是導(dǎo)致工科的專業(yè)課很難以過去傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行下去，其中控制工程基礎(chǔ)就是一門影響比較嚴(yán)重的課程，針對這種情況，在教學(xué)中引入 MATLAB，配合其強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力、繪圖及建模仿真，以彌補(bǔ)這一缺陷，同時(shí)使抽象的課程形象化，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)及自學(xué) 能力，對學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)也有很大的幫助。而在自動控制理論的學(xué)習(xí)過程中，對判別穩(wěn)定性一般采用勞斯穩(wěn)定判據(jù)的計(jì)算來判別。運(yùn)用 MATLAB 來判斷穩(wěn)定性不僅減少了計(jì)算量，而且準(zhǔn)確。使用 MATLAB 對控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法是：以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用 MATLAB的 Simulink工具箱對其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。MATLAB 與 MATHEMATICA、 MAPLE 并稱為數(shù)學(xué)領(lǐng)域的三大軟件， 其中 MATLAB 在數(shù)值計(jì)算方面以及工業(yè)和科研領(lǐng)域中的普及程度均首屈一指。 MATLAB 語言規(guī)則簡單，同時(shí)提供了數(shù)以千記的計(jì)算函數(shù)，對控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立及分析在控制系統(tǒng)的研究中有著相當(dāng)重要的作用。同樣，如果知道了系統(tǒng)的模型，才可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一 個(gè)合適的控制器，使得系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到預(yù)期的效果，從而符合工程實(shí)際的需4 要。 MATLAB 不僅有著豐富的庫函數(shù)，在進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用。通過混合編程用戶可以方便地在 MATLAB 環(huán)境中調(diào)用其他用 Fortran 或者 C語言編寫的代 碼，也可以在 C語言或者 Fortran語言程序中調(diào)用 MATLAB計(jì)算引擎來執(zhí)行 MATLAB代碼 、 Simulink 簡介 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具，是一種基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink提 供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。相信，在不久的將來， MATLAB 在自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用中會更加廣泛。 5 二、 復(fù)雜控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、時(shí)域分析、根軌跡題 題號 分值 5 5 10 指標(biāo)點(diǎn) 得分 復(fù)雜控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、時(shí)域分析、根軌跡題 ： 汽車速度控制系統(tǒng)的根軌跡分析 汽車測速是生活中經(jīng)常遇到的問題，汽車速度控制系統(tǒng)是為了讓兩車之間的距離保持在安全距離，防止事故。 6 圖 汽車速度控制系統(tǒng)實(shí)物簡圖 Figure vehicle speed control system physical diagram 忽略汽車速度控制系統(tǒng)其它影響因素，假定控制過程汽車速度均勻變化，速度檢查裝置和兩車相對 距離檢查裝置采集的信號都無衰減，我們可將汽車測速控制系統(tǒng)模擬為但輸入但輸出的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)圖簡化為圖 4，其中輸入 汽車的相對速度，輸出 為兩車之間的安全距離。 den=[ 2 0]。 den=[ 2 0]。 8 z=。 rlocus(sys) grid on sgrid(z,w) 圖 三階系統(tǒng) 的根軌跡 圖 根據(jù)最佳阻尼比 ?? 由 圖可得 ： Ka= 、三階系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo) 程序如下 （ ）： num=[]。 G=tf(num,den) G1=feedback(G,1) 9 step(G1) grid on 圖 =3 時(shí)的 三階系統(tǒng)的 單位階躍響應(yīng)曲線 階躍響應(yīng)系能指標(biāo)： 上升時(shí)間 tr = 峰值時(shí)間 tp = 調(diào)節(jié)時(shí)間 ts = 峰值幅值 h（ tp） = 穩(wěn)態(tài)值： h(∞ )= 1 超調(diào)量： 4%100%)h( )h()h(tσ % p ??? ??? 10 三、 復(fù)雜控制系統(tǒng)校正題 題號 分值 5 5 10 10 10 10 指標(biāo)點(diǎn) 得分 復(fù)雜控制系統(tǒng)校正題 、題目：直流電機(jī)繞線系統(tǒng)控制 、對象介紹 在工業(yè)生產(chǎn)中，很多工廠都因?yàn)樽儔浩骶€圈繞的圈數(shù)對精確或者不夠緊密而影響生產(chǎn)質(zhì)量，因此發(fā)明了直流電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線控制系統(tǒng)來為生產(chǎn)減輕負(fù)擔(dān)。因此我們在此需要研究電機(jī)繞線系統(tǒng)的特性，其物理機(jī)制與控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性密切相關(guān)?？梢?，直流電機(jī)繞線系統(tǒng)控制問題的研究和實(shí)現(xiàn)不僅具有深刻的理論意義，還具有重要的工程背景。系統(tǒng)的繞線轉(zhuǎn)子因?yàn)槭且诶@線的過程中逐漸增加系統(tǒng)負(fù)載的，一般的設(shè)備不能承擔(dān)變 壓器線圈的重量，所以在這里采用氣
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