MATLAB 结课小论文

基于MATLAB的控制系统分析摘要MATLAB具有强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能。 MATLAB工具几乎复盖了科技计算领域。 其中，系统的“仿真”(Simulink )工具箱是从基础开发的完整仿真环境和图形界面。 在该环境中，用户可以完成面向块系统仿真的所有过程，以更直观和精确地实现仿真目标。 这次，以数字电路中的时序逻辑电路为线索学习Simulink，了解了很多数字电路中常用的模块的使用方法。 时序电路除了具有逻辑运算功能的组合电路之外，还需要能够存储电路状态的存储单元和延迟单元，这些存储单元和延迟单元主要通过本次设计中使用的触发器来实现。 除了d触发器、RS触发器、JK触发器等这些时序逻辑电路中常用的设备具有与Simulink对应的模拟模块之外，用户还可以自己设计封装模块来实现一步一步大的电路系统关键字：MATLAB、Simulink、时序电路1 Matlab的内容介绍MATLAB具有更丰富的数据类型和结构，更好的面向对象的快速、美丽的图形界面，更多的数学和数据分析资源，MATLAB工具大多数大学应用代数、数学统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教材都以MATLAB为必不可少的内容。 在国际学术界，MATLAB被认定为最准确、最可靠的科学计算标准软件，在许多国际一流学术刊物中都可以看到MATLAB在各个领域的应用。 两系统稳定性分析系统稳定性是控制系统的重要性能，也是系统正常运行的首要条件。 分析控制系统时，首先面临的问题是系统的稳定性。 在线性系统中，如果系统的所有点都位于左半部分的s平面上，则系统是稳定的。 在离散系统中，如果系统的全极位于单位圆内，那么可以认为系统是稳定的。 可以看出线性系统的稳定性完全取决于系统极点在根平面上的位置。 确定线性系统稳定性的最有效方式之一是直接确定在系统中使用的极点，并根据极点的分布情况确定系统稳定性。 以下列举具体的例子进行说明： 【例1】闭环系数的传递函数已知为g(s)=1225324232345ssssssssss，不稳定极性为以下的MATLAB程序% ex1. m num=3-2-14-2； den=3 5 1 2 2 1； z，p=tf2zp(num，den ) ii=find (real (p )0) n1=length (ii ) if (n10 ) disp (theunstablepolesare :) disp(p(ii ) )； else disp (systemisstable)； end执行结果： theunstablepolesare:0.41030.6801 I0. 4103-0.6801 I添加了两个文件时，显示图像的零极图“pzmap(num， den )”所描述的title (zero-pole map)-2-1.5-1-0.500.5-1-0.8-0.6-0.4-0.20.20.6.8 pole-zeromaprealaxisimaginaryaxis是高级系统，人工计算非常麻烦使用MATLAB软件可以通过简单易懂的程序语句得到简单直观的系统稳定性结果，这确实对控制系统的分析和研究非常有用，是MATLAB软件在控制系统分析领域应用越来越广泛的原因之一。 除了利用上述极限来确定系统的稳定性之外，在还可以利用MATLAB的其它命令语句通过使用特征值来确定系统稳定性的高阶系统或特征多项式中，在一些系数不是数值的情况下，很难通过获得闭环极限或特征值的方法来确定系统的稳定性。在这种情况下，利用李雅普诺夫第二法来判断系统的稳定性是有效的。 特别是，如果系统包含非线性链路，则会出现这种情况。 用MATLAB软件求解的话，不需要复杂的运算，可以直接得到结果。 运用MATLABMATLAB软件分析控制系统的软件分析，对一个控制系统来说，仅仅关注其稳定性是不够的。 我们对自动控制系统进行了全面分析，以满足生产实际要求，如系统动态性能、稳定误差等。 在控制工序中，大部分控制系统是高次系统，即用高次微分方程式记述的系统。 另一方面，对于二次系统不能近似的高次系统，其动态性能指标的确定比较复杂，为了减少计算量和工作强度，工程上多直接应用MATLAB软件进行高次系统的分析。 图2假设某功能下的系统的数学模型的闭环传递函数为(s )=61163-SSS(s )=) (1) (sgsg的开环函数为g(s)=31163sss(1) )系统的单位步进响应、脉冲响应系统的单位步进响应和脉冲响应当使用MATLAB软件分析系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应时，可以调用MATLAB软件的impulse和step命令，当Y=impulse(sys，t )不具有输出变量y时，impulse命令可以直接置换Y=step(sys，t )不带出输出变量y时，step指令可以直接绘制步进响应曲线，t设定模拟时间，因此可以省略。 接着，使用上面介绍的两个命令语句，模拟上述系统的MATLAB程序是： clear的close all； num=3 ； den=1 6 11 6 ； 图中显示了subplot (2，1，1 )、step (num，den ) subplot (2，1，2 )、impulse (num，den )系统的单位步进响应和脉冲响应： 00.511.522.533.544.50.10.20.3.4 impulseres Amplitude单位脉冲响应01234560.20.40.60.8step响应time(sec)amplitude单位阶跃响应(2)有几种用于系统稳定性分析的方法，但是本文使用MATLAB软件来进行系统稳定性分析调用MATLAB的程序是clear； 全部关闭； num=3 ； den=1 6 11 6 ； 图形(1)、Bode (num，den) margin (num，den )图形(2)、nyquist (num，den )此程序可以访问系统的bode图和Nyquist图，如下图所示： - 120-100-80-60-40-20magnitude (db ) 10-210-110-10010-2-270-180-90phase (deg )边缘图形请求(rad/sec ) 所示系统的Bode图-1-0. 500.5-1-0.8-0.6-0.4-0.20.40.8 nyquistdiagramrealaxisimaaryaxis系统的Nyquist图可以从系统的Bode图和Nyquist图中确定(3)使用simulink进行系统仿真的simulink是用于对动态系统进行建模、仿真、分析的软件包。 它支持连续、离散和两者混合的线性和非线性系统，并且还支持采样率不同的多个系统模拟。 Simulink为用户提供图形用户界面，对于以框图表示的系统，利用图形界面，利用鼠标点击和拖动方式，制作系统模型，或者用铅笔在纸上画出系统的框图与传统的微分方程和差分方程建模仿真软件包相比，传统仿真软件包具有直观、方便、灵活的优点，不仅实现了可视化动态仿真，还实现了MATLAB、c或FORTRAN语言以及硬件之间的数据传输，大大扩展了其功能在MATLAB主接口中单击Simulink快捷方式图标，打开系统模型库，直接向创建的M-file语句中添加必要的模块，如图所示该系统的系统仿真模型。(注：其中den (s )=3116 SSSS )1den (s ) transferfcntstepscope3gain add是上述系统的仿真，得出以下系统步进响应的仿真图4的结论：根据本文的论述和实例分析，在MATLAB分析中由此，MATLAB为工程技术人员分析、设计优秀的控制系统提供了强大的工具。 5学习心得在刚开始MATLAB这一课程的时候不受到重视。 因为在工具性的软件中学习自己的专业课程是最重要的。 当MATLAB和自动控制原理两个课程进行到关键部分时，MATLAB现在发现可以应用于我们的专业课程的自动控制原理。 随着学习的深入，控制系统的分析也越来越复杂，用传统的方法计算，时间长，精度不高。 但是在学习MATLAB软件后，我们发现利用现在学到的MATLAB知识，可以轻松地解决自动控制原理的问题。 MATLAB的软件编程语言非常易懂，更重要的是利用MATLAB软件的Simulink软件包，能够非常简单地获得各种自动控制系统的响应图像，比我们实验室的对应图像简单得多。 在更深入地学习了MATL