MATLAB自动控制课程设计报告

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1、 1 课程设计（课程设计（自动控制原理自动控制原理）报告）报告 课程名称：课程名称： 自动控制原理自动控制原理 设计题目：设计题目： 自动控制课程理论设计自动控制课程理论设计 院院 系：系： 自动控制与机械工程学院自动控制与机械工程学院 班班 级：级： 电气（一）班电气（一）班 设设 计计 者：者： 学学 号：号： 指导指导教师：教师： 设计时间：设计时间： 年年 月月 日日 2 一、一、实训目的：实训目的： 了解 matlab 软件的基本特点和功能，熟悉其界面，菜单和工具条；掌握线性系统模型 的计算机表示方法， 变换以及模型间的相互转换。 了解控制系统工具箱的组成， 特点及应用； 掌握求线性

2、定常连续系统输出响应的方法， 运用连续系统时域响应函数 （impulse,step,lsim） , 得到系统的时域响应曲线。 掌握使用 MA TLAB软件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对控制系统进行分析；掌握使 用 MA TLAB软件作出开环系统的波特图，奈奎斯图；观察控制系统的开环频率特性，对控 制系统的开环频率特性进行分析。 掌握 MA TLAB软件中 simulink 工具箱的使用；熟悉 simulink 中的功能模块，学会使用 simulink 对系统进行建模；掌握 simulink 的仿真方法。 二、软件介绍：二、软件介绍： MATLAB 是 Mathworks 公司开发的一种集数值计

3、算、符号计算和图形可视化三大基本功 能于一体的功能强大、操作简单的优秀工程计算应用软件。MATLAB 不仅可以处理代数问题 和数值分析问题， 而且还具有强大的图形处理及仿真模拟等功能。 从而能够很好的帮助工程 师及科学家解决实际的技术问题。 MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国 MathWorks 公司出品的 商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和 交互式环境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 两大部分。它将数值分析、矩阵计算、科学数据 可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易

4、于使用的视窗环境 中， 为科学研究、 工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解 决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如 C、Fortran）的编辑模式， 代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MA TLAB和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中 在数值计算方面首屈一指。MA TLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创 建用户界面、连 matlab 开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控 制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB 最

5、重要的特点是易于扩展。 它允许用户自行建立完成指定功能的扩展 MATLAB 函 数（称为 M 文件） ，从而构成适合于其它领域的工具箱，大大扩展了 MATLAB 的应用范围。目 前，MATLAB 已成为国际控制界最流行的软件，控制界很多学者将自己擅长的 CAD 方法用 MATLAB 加以实现，出现了大量的 MATLAB 配套工具箱，如控制系统工具箱（control systems toolbox） ，系统识别工具箱（system identification toolbox） ，鲁棒控制工具箱（robust control toolbox） ， 信号处理工具箱 （signal processi

6、ng toolbox） 以及仿真环境 SIMULINK 等。 3 三三、实、实训训原理原理 在自动控制系统中，对于线性定常系统，可以用常系数线性激分方程加以描述。当给定 输入的时间函数时，通过解微分方程，可以得出系统的输出响应。根据输出响应的数学表达 式可以画出时间响应曲线， 直观地反映出系统工作的动态过程。 通常采用传递函数这种与微 分方程等价的数学模型。 1、数学模型的建立 （1） 、由结构图求传递函数，主要的函数有：parallel，series，feedback 等 （2） 、模型变换 主要函数有：tf2ss，ss2tf，ss2zp，tf2zp，zp2ss，zp2tf 可以完成传递函数与状态空间模 型间的变换。函数 c2d，c2dt，c2dm，d2c，d2cm 可进行连续系统与离散系统间的变换。函 数 ctrbf，obsvf 可对状态空间实现进行可控、可观测性分解。函