MATLAB在自动控制应用论文.doc

MATLAB软件应用期末大作业42011334郭海峰MATLAB在自控原理方面的应用摘要： 针对传统在模拟机上进行的自动控制理论实验的缺点，提出了将MATLAB尤其是SIMULINK与模拟实验相互结合起来的方法。详细介绍了电气工程自动化专业自动控制理论实验所涉及的主要内容。自动控制原理课程涉及到控制系统的模型建立、系统分析、系统设计等的基础理论。其特点是概念抽象，计算量大，其理论与计算都非常繁琐，这就要求我们对仿真软件的熟练应用与掌握。在计算机上用MATLAB进行仿真，能直观地领会和理解课程的分析方法和实时处理结果，对课程的学习有很大帮助。关键词： MATLAB仿真软件 自动控制系统 SIMULINK1、 MATLAB简介MATLAB程序设计语言是美国MATHWORKS公司上世纪80年代推出的数值分析软件，也是当今世界上最优秀的数值分析软件。在欧美高等院校，MATLAB程序设计语言已经成为应用代数、自动控制理论，数理统计、数字信号处理以及动态仿真等课程的基本教学工具。MATLAB之所以为广大读者所喜爱，是因为它具有其他语言不具备的特点：（1）MATLAB以矩阵为基本单元，使得矩阵的操作变得轻而易举，MATLAB中矩阵操作犹如其他高级语言中的变量操作一样方便，可以随时改变矩阵的尺寸，则在其他高级语言中难以实现的。（2）MATLAB语句书写简单，表达式的书写如同在稿纸上演算一样，与人们的手工相一致，容易为人们所接受。（3）MATLAB语句功能强大，MATLAB程序设计语言集成度高，语言简洁，代码短小高效。（4）丰富的图形功能。可以绘制二维三维图形，并且利用MATLAB图形句柄操作，可以随心所欲地对图形元素进行透明、消隐等各种操作。（5）MATLAB提供了许多面向应用问题的工具箱函数，MATLAB是控制界通用的计算机语言，专家先后开发了许多工具函数，在控制领域的几乎所有研究方向MATLAB都有相应的工具箱。2、MATLAB在自动控制原理中的应用 2.1 用MATLAB对“线性系统的稳定性分析”已知某负反馈系统开环传递函数为试绘制系统根轨迹，并分析系统稳定的K值范围。 该开环系统的闭环传递函数为零，即应用劳斯判据判断该系统的稳定性，列劳斯表如下： 根据劳斯判据第一系列数均大于零的要求，可求得系统参数K的取值范围，即当0K6时，该系统发散。为了验证理论分析结果的正确性，编写MATLAB程序为%ex1.mnum=1;den=conv(1,0,conv(1,1,1,2);rlocus(num,den),K,poles=rlocfind(num,den)执行以上程序，单击鼠标左键后可得到如图所示的根轨迹和如下结果。于此得到，根轨迹与虚轴交点处的增益K=6，说明K6时系统不稳定，K=6时处于临界状态。我们利用rlocfind（）函数可以找出根轨迹从实轴上的分离点处的增益K=0.38，这也说明当0K0.38时，系统为单调衰减稳定，当0K6时系统为振荡衰减稳定。2.2 改变参数K观察其对系统稳定性的影响 在MATLAB的Simulink环境下建立仿真模型如图所示。在仿真模型中修改参数K的取值，当0K0.38时，取K=0.35得到仿真波形如图（a）所示；当0.38K6时取K=10得到仿真波形如图（d）所示。图（a）图（b）图（c）图（d）从以上结果得知通过仿真我们验证理论分析是正确的。3、结论本实验将MATLAB仿真与模拟实验结合起来。通过用不同的仿真分析方法来验证系统的理论值与仿真值的一致性，目的是掌握Simulink在控制系统建模及仿真的运用，而且可以理论联系实际，便于发现实验中存在的问题。我们通过针对性地运用MATLAB软件，可以加深对所学知识的理解，掌握运用MATLAB进行系统分析和设计的方法。除此之外MATLAB软件具有强大的绘图功能，能够快速、准确地绘出Bode图，为分析系统的动态性能和稳定性提供了极大方便。MATLAB除了提供以上用到的