自动控制课程设计--基于MATLAB软件的自动控制系统仿真

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1、 自动控制原理 课程设计 说 明 书 专业名称： 电气自动化技术 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 日期： 2013.5.27-2013.6.7 自动控制原理 课程设计评阅书 题目 基于基于 MATLAB 软件的自软件的自动控制系统仿真动控制系统仿真 学生姓名 学号 指导教师评语及成绩 指导教师签名： 年 月 日 答辩评语及成绩 答辩教师签名： 年 月 日 教研室意见 总成绩： 教研室主任签名： 年 月 日 摘摘 要要 本次课程设计是用 MATLAB 进行仿真实验, MATLAB 是一种用于数值计算、 可视 化及编程的高级语言和交互式环境。使用 MATLAB，可以分 析数据，开发算法，

2、创 建模型和应用程序。 MATLAB 开发环境是一套方便用户使用的 MATLAB 函数和文件工具集，其中许多 工具是图形化用户接口。它是一个集成的 用户工作空间，允许用户输入输出数据， 并提供了 M 文件的集成编译和调试环境，包括 MATLAB 桌面、命令窗口、M 文件编辑 调试器、MATLAB 工作空间和在线帮助文档 关键词关键词： 仿真;模块;Simulink;响应 MATLAB, 目目 录录 1 课题描述1 2 仿真过程2 2.1 控制系统建模2 2.2 线性系统时域分析3 2.3 线性系统根轨迹分析4 2.4 线性系统频域分析5 2.5 线性系统校正6 3 SimulinkSimuli

3、nk 仿真7 总结8 参考文献9 1 1 1 课题描述课题描述 MATLAB 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 系统由 MATLAB 开发环境、MATLAB 数学函数库、MATLAB 语言、MATLAB 图形处理系统和 MATLAB 应用程序接口（API）五大部分构成。用此软件可以对信号 和图像、通讯、控制系统设计、测试和测量等进行仿真，以解决抽象的问题。 用 MATLAB 对控制系统建模、线性系统时域分析、线性系统根轨迹分析、线性系

4、 统频域分析、线性系统校正、Simulink 进行仿真，在仿真过程中对自动控制系统的 基本要求可以归结为三个字：稳、准、快。稳，既稳定性，是反映系统在在受到扰 动后恢复平衡状态的能力，是对自动控系统的最基本的要求，不稳定的系统是不能 使用的。准，既准确性，是指系统在平衡工作状态下其输出量与其期望值的距离， 既被控量偏离其期望值的程度，反映了系统对其期望值的跟踪能力。快，既快速性， 是指系统的瞬态过程既要平稳，又要快速。 用 Simulink 进行校正的， 系统设计要求以时域指标给出， 所以本系统校正采用 了根轨迹校正法。由于主导极点在原根轨迹的左侧，因此选用的是根轨迹超前校正 设计的几何法。在

5、使用 MATLAB 进行了校正之后，又使用 Simulink 进行了系统模型 建立和仿真。通过 EDA 工具 Tina Pro 进行实际电路的搭建与运行，证明校正方法在 实际系统中是可行的和有效的。 2 2 2 设计过程设计过程 2 2.1 .1 控制系统建模控制系统建模 设某 SISO 系统的传递函数为 试建立系统的 ZPK 模型。 解：用 s 因子和数学运算符建立 TF 模型。 s=zpk(s); H=5*(s+2)/(s*(s2+2*s+10) Zero/pople/gain: 5 (s+2) - s (s2 + 2s + 10) 2.2 2.2 线性系统时域分析线性系统时域分析 二阶系统的传递函数为 当系统的输入信号是幅值为 1，周期为 8s 的方波时，绘制系统的输出响应曲线。 解：运行下面程序，可得到如图响应曲线。 sys=tf(16,1,3,16); u,t=gensig(sqdahe,8,32,0.1); lsim(sys,u,t),grid on 05101520253035 -0.4 -0.2 0 0.