控制系统仿真课程设计实验报告.doc

广东技术师范学院天河学院广东技术师范学院天河学院控制系统仿真课程设计系 别 电气工程系 班 级 本电气102班 学 号 2010020143207 学生姓名 周智炜 指导老师 李颖琼 组 员 周智炜 2013年10月目录摘要 1引言 2课程设计内容 3心得体会 7参考文献 92摘要专家控制（Expert Control）的实质是基于受控对象和控制规律的各种知识，并以智能的方式利用这些知识来设计控制器。利用专家经验来设计PID参数便构成专家PID控制。MATLAB仿真软件使用极其方便、而且提供丰富的矩阵处理功能，在控制理论领域得到了广泛的应用，并在此基础上开发了控制理论与CAD和图形化模块化设计方法相结合的控制系统仿真工具箱，重要有信号处理、控制系统、多变量频域设计、鲁棒控制、系统识别、最优化、非线性系统控制设计、神经网络、模糊逻辑、图像出处理等，着大大拓宽了MATLAB语言的应用范围。SIMULINK作为MATLAB的重要组成部分，是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。它可以处理的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。在 SIMULINK 提供的图形用户界面GUI上，只要进行鼠标的简单拖拉操作就可构造出复杂的仿真模型。它外表以方块图形式呈现，且采用分层结构。第一章 引言MATLAB概述与运算基础MATLAB语言是一种广泛应用于工程计算及 数值分析领域的新型高级语言，自1984年由美 国 MathWorks 公司推向市场以来，历经十多年 的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的 工程应用开发环境。MATLAB功能强大、简单 易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎 。在欧美各高等院校，MATLAB已经成为 线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时 间序列分析、动态系统仿真、图像处理等课程 的基本教学工具，成为大学生、硕士生以及博士生必须掌握的基本技能。本课程设计的目的着重于对智能模糊控制算法的设计、洗衣机模糊控制系统的设计以及模糊控制MATLAB仿真。通过本课程设计的实践，掌握智能自动控制系统工程设计的基本方法和工具第二章：课程设计内容实训一 熟悉集成环境与基础运算(实训中的例子)先求下列表达式的值，然后显示工作空间的使用情况并保存变量。（）解：e= 2.718281828459 ;z1=(2.*sin(85*pi/180)/(1+e2) 实训二 MATLAB编程基础1 求100,999之间能被21整除的数的个数。 解：m=0;for n=100:999 if n/21=round(n/21) m=m+1; g(m)=n; else endendg,m得：g = Columns 1 through 15 105 126 147 168 189 210 231 252 273 294 315 336 357 378 399 Columns 16 through 30 420 441 462 483 504 525 546 567 588 609 630 651 672 693 714 Columns 31 through 43 735 756 777 798 819 840 861 882 903 924 945 966 987m =432 利用randn函数产生均值为0，方差为1的6乘6正态分布随机矩阵C，然后统计A中大于-0.3，小于0.3的元素个数t.(find 语句)解：C = -0.4326 1.1892 -0.5883 -0.0956 -0.6918 -0.3999 -1.6656 -0.0376 2.1832 -0.8323 0.8580 0.6900 0.1253 0.3273 -0.1364 0.2944 1.2540 0.8156 0.2877 0.1746 0.1139 -1.3362 -1.5937 0.7119 -1.1465 -0.1867 1.0668 0.7143 -1.4410 1.2902 1.1909 0.7258 0.0593 1.6236 0.5711 0.6686ans = 13实训三 图形系统3 绘制极坐标曲线p=a sin (b+n*),并分析参数a,b,n对曲线形状的影响。a=2 b = pi/4; a=2 b=0 n= 3解：12由此我们可以看出b可以改变角度，c可以改变“叶片”的片数；实训 四 SIMULINK仿真控制系统实验2 已知系统的动态结构图模型，绘制其单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线，并判断闭环系统的稳定性。解：实训 五 MATLAB仿真控制应用实验一，数值计算应用1.求三元非线性方程x2+2*x+1=0,x+3*z=4,y*z=-1 的解。（提示:solve）解：a1=sym(x2+2*x+1);a2=sym(x+3*z=4);a3=sym(y*z=-1);x,y,z=solve(a1,a2,a3)得X=-1,y=-3/5,z=5/3二，数字电子技术应用1，设计一个1位的串行加法器解第三章 心得体会MATLAB语言是当今国际控制界最为流行的控制系统计算机辅助设计语言，它的出现为控制系统的计算机辅助分析和设计带来了全新的手段。其中图形交互式的模型输入计算机仿真环境SIMULINK，为MATLAB应用的进一步推广起到了积极的推动作用。现在，MATLAB语言已经风靡全世界，成为控制系统CAD领域最普及、也是最受欢迎的软件环境。利用MATLAB软件中SIMULINK仿真工具来实现对自动控制系统建模、分析与设计、仿真。能够直观、快速地分析系统的动态性能和稳态性能。并且能够灵活的改变系统的结构和参数，通过快速、直观的仿真达到系统的优化设计。在课程设计的过程中，通过对所遇到的问题进行分析，加深了对课本知识的理解，同时也通过课程设计，我的相应的知识水平也获得了一定的提高。对Simulink的扩展工具S-函数在“连续系统的状态空间描述与S函数封装的应用”设计中的仿真应用，要求用m文件创建S-函数，并完成m文件S-函数的封装，最后通过Scope观察输入、输出曲线间的动态关系，说明了该设计的有效性。设计主要学习到了以下知识:(1)、掌握m文件S-函数的封装方法，并用示波器观察系统输入、输出间的关系曲线。(2)、根据示波器显示的仿真曲线，会用自动控制原理中涉及的不同理论和方法判断系统的稳态性能。通过本次涉及，合理的将控制系统数字仿真与CAD课程所学内容与实际相结合，运用模块化的封装方法，根据需要编写自己的S-函数，去实现特定的功能，一定程度上扩展了MATLAB仿真系统自带的库系统，为以后完成更加复杂控制系统的设计、仿真奠定了坚实的基础，而且对顺利解决系统辨识、最优控制、模糊控制、智能控制、鲁棒控制等领域中对系统较高阶次手工无法实现大量矩阵和向量运算的问题，对解决实际问题具有一定的促进作用。本次课程设计，通过同学和老师的帮助终于完成了。感谢大家对我的支持和鼓励，让我体会到人与人之间的互助互勉，谢谢大家！6 参考文献1 金以惠主编。过程控制。北京：清华大学出版社，19932 顾立均主编。最优控制系统。北京：水利电力出版社，19933 姚俊