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自动化控制仿真大作业

控制系统计算机仿真大作业

一、已知一阶系统的微分方程为：

210dy

y dt

+= 初始条件00()1y t y =

=，取仿真步长h=0.1，分别用欧拉法、梯形法和龙格—库塔法计算该系

统仿真三步的值。解：原方程可变为:

即

（1）用欧拉法计算

根据欧拉公式，将函数表达式及其初始值代入后，可得该系统仿真第一步的值：

（2）用梯形法计算：

根据预报—校正公式，将函数表达式及其初始值代入后，可得仿真第一步的值。用预报公式求起始值：

再用校正公式得到系统仿真第一步的值：

（3）用二阶龙格—库塔法计算

根据公式先计算出两个系数，再计算仿真第一步的值：

y dt

210-=??

?=-=1

210),(0y y y t f k k k 8

.1)1210(1.01),(0001=?-?+=+=y t hf y y 8

.1)1210(1.01),(0001)0(=?-?+=+=y t hf y y 72

.1)]

8.1210()1210[(1.021

1)]

,(),([21

1)0(10001=?-+?-??+=++=y t f y t f h y y 8

1210201 ),(0001=?-=?-==y y t f k 4

.6)81.01(210)(210),(101002=?+?-=+?-=++=hk y hk y h t f k

则系统仿真第一步的值为：

（4）用四阶龙格—库塔公式计算

根据公式先计算出4个系数，再计算仿真第一步的值：

则系统仿真第一步的值为：

二、完成下面的实验内容：实验一、控制系统MATLAB 仿真分析系统的结构图如下图所示。

.1)

4.68(1.021

(22101=+??+=++=k k h

y y 8

1210210),(0001=?-=-==y y t f k 2

.7)

81.02

1(210)

2(210)

2,2(101002=??+?-=+?-=++=k h

y k h

y h t f k 28

.7)2.71.021

1(210)

2(210)

,2(202003=??+?-=+?-=++=k h

y k h

y h t f k 544

.6)28.71.01(210)(210),(303004=?+?-=+?-=++=hk y hk y h t f k 725067

.1)544.628.722.728(1.06

11)22(6

432101=+?+?+??+=++++=k k k k h

y y

1建立该系统的数学模型,可取k =1

2、对系统进行时间响应分析：求其

（1）阶跃响应函数

（2）脉冲响应函数

（3）给定输入u =sin(t)cos(t)的响应函数

(4)极点和零点

(5)闭环系统的阻尼系数和固有频率

(6)时域响应的稳态增益

3、系统频率响应分析

（1）频域特性

（2）Bode图

（3）极坐标绘图函数(Nyquist图)

（4）幅值裕度和相角裕度

3、线性系统的根轨迹分析

（1）绘制根轨迹

（2）主导极点的等ζ线和等ωn线

2建立该系统的数学模型,可取k =1

G1=tf(0.7,1);G2=tf(1,[1 0.3 1]);

G3 =tf(0.4,1);G4=tf(0.4,[2,1.2 ]);

G5=tf(1,1);

Sys=append(G1,G2,G3,G4,G5);

Q=[1 5 0; %通路1的输入信号为通路6和通路5

2 1 4; %通路2的输入信号为通路1和通路7

3 2 0; %通路3的输入信号为通路2

4 3 0;

5 2 0;];

INPUTS=1; %系统总输入由通路1输入

OUTPUTS=2; %系统总输出由通路4输出

G=connect(Sys,Q,INPUTS,OUTPUTS)

【【【【Transfer function:

0.7 s + 0.42

----------------------------

s^3 + 0.9 s^2 + 0.48 s + 0.1

num=[0.7 0.42]; %分子多项式

den=[1 0.9 0.48 0.1]; %分母多项式

sys=tf(num,den) %调用tf函数建立其传递函数数学模型

2、对系统进行时间响应分析：求其（1）阶跃响应函数

（2）脉冲响应函数

（3）给定输入u =sin(t)cos(t)的响应函数t=0:0.01:10

u=0.5*sin(2*t)

lsim(sys,u,t)

(4)极点和零点

z=tzero(sys) %得出连续和离散系统的零点[z,gain]=tzero(sys)%获得零点和零极点增益pzmap(sys) %绘制系统的零极点

[p,z]=pzmap(sys) %得出系统的零极点值

p=pole(G)

p =

-0.2764 + 0.4601i

-0.2764 - 0.4601i

-0.3471

>> z=tzero(G) %得出连续和离散系统的零点z = -0.6000

(5)闭环系统的阻尼系数和固有频率

>> [wn,zeta]=damp(G)

wn =

0.3471

0.5367

zeta =

1.0000

0.5150

(6)时域响应的稳态增益

>> k=dcgain(G)

k =

4.2000

3、系统频率响应分析

（1）频域特性

j=sqrt(-1)

w=0:0.01:10

Gw=polyval(num,j*w)./polyval(den,j*w) mag=abs(Gw) %幅频特性

pha=angle(Gw) %相频特性

（2）Bode图

bode(sys)

（3）极坐标绘图函数(Nyquist图) nyquist(sys)

（4）幅值裕度和相角裕度

>> [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G) Gm为幅值裕度,20*log10(Gm)表示幅值裕度;Wcg为幅值裕度对应的频率；Pm为相角裕度; Wcp为相角裕度对应的频率(穿越频率) Gm =

Inf

Pm =

24.5068

Wcg =

Wcp =

0.9680

3、线性系统的根轨迹分析

（1）绘制根轨迹

rlocus(G) %绘制根轨迹

（2）主导极点的等ζ线和等ωn线sgrid(0.5,2,'new') %取ζ=0.5和ωn=2

实验二、控制系统MATLAB仿真综合——校正

设单位反馈控制系统的开环传递函数为：。要求系统的稳态

误差为

100-

v，相角裕度

=55

，幅值裕度dB

g 10

20>

，试确定该系统的校正装置。（使用频率法）

原系统的伯德图

幅值裕度和相角裕度

首先根据稳态误差求开环增益，据题意可令K=10

no1=[10];do1=[0.1 1 0];

bode(no1,do1);

grid on

hold on

[gm,pm,wg,wp]=margin(no1,do1)

gm =

Inf

pm =

51.8273

wg =

Inf

wp =

7.8615

（2）设计超前校正装置

相位裕度005554.17≤=c γ。设计超前校正装置()1

11.01

45.0++=

s s s G c

nc=[0.45 1];dc=[0.11 1];

bode(nc,dc); %超前校正装置的伯德图

（3）分析校正后的系统

no2 = conv(no1,nc); do2=conv(do1,dc); bode(no2,do2);

[gm1,pm1,wg1,wp1]=margin(no1,do1); [gm1,pm1,wg1,wp1]

[gm2,pm2,wg2,wp2]=margin(no2,do2); [gm2,pm2,wg2,wp2]

ans =

Inf 51.8273 Inf 7.8615

ans =

Inf 48.6727 Inf 17.7405

4)求校正前后系统的单位阶跃响应，体会超前校正对系统动态性

能的改善。

[nc1,dc1]=cloop(no1,do1);

[nc2,dc2]=cloop(no2,do2);

subplot(121);step(nc1,dc1);

subplot(122);step(nc2,dc2);

三、下图中，若各环节传递函数已知为：s s G 01.011)(1+=

s G 085.017.01)(2+=，，

s s s G 051.015.01)(3+=

，s s G 15.0121.0)(4+=，s s G 01.011.0)(5+=，s

s G 01.010044

.0)(6+=，但

212.0)(7=s G ；试列写链接矩阵W 、W 0和非零元素阵W IJ ，并应用提供的程序求输出4y 的响应曲线。（复杂连接的仿真）四、各环节输入与输出关系： u1=y0 u2=y1-y6 u3=y2-y5 u4=y3-0.212y4 u5=y4 u6=y4 输入程序：

P=[1,0.01,1,0; 0,0.085,1,0.17;

0,0.051,1,0.15;

1.04452,0.15,0.21,0;

1,0.01,0.1,0;

1,0.01,0.0044,0];

WIJ=[1,0,1;

2,1,1;

2,6,-1;

3,2,1;

3,5,-1;

4,3,1;

5,4,1;

6,4,1];

n=6;

Y0=20;

Yt0=[0,0,0,0,0,0];

h=0.01;

L1=10;

T0=0;

Tf=50;

nout=4;

A=diag(P(:,1));B=diag(P(:,2));

C=diag(P(:,3));D=diag(P(:,4));

m=length(WIJ(:,1));

W0=zeros(n,1);W=zeros(n,n);

for k=1:m

if (WIJ(k,2)==0); W0(WIJ(k,1))=WIJ(k,3);

else W(WIJ(k,1),WIJ(k,2))=WIJ(k,3);

end;

Q=B-D*W; Qn=inv(Q);

R=C*W-A; V1=C*W0;

Ab=Qn*R; b1=Qn*V1;

Y=Yt0';y=Y(nout);t=T0;

N=round(Tf-T0)/(h*L1);

for i=1:N;

for j=1:L1

k1=Ab*Y+b1*Y0;

k2= Ab*(Y+k1*h/2)+b1*Y0;

k3=Ab*(Y+k2*h/2)+b1*Y0; k4=Ab*(Y+h*k3)+b1*Y0; Y=Y+(k1+2*k2+2*k3+k4)*h/6; end ;

y=[y,Y(nout)]; t=[t,t(i)+h*L1]; end ; [t',y']; plot(t,y)

0102030405060

1000

2000

3000

4000

5000

6000

（用离散相似法仿真程序重求本题输出4y 的数据与曲线，并与四阶龙格－库塔法比较精度。）输入程序：

P=[1,0.01,1,0; 0,0.085,1,0.17; 0,0.051,1,0.15; 1.04452,0.15,0.21,0; 1,0.01,0.1,0; 1,0.01,0.0044,0]; WIJ=[1,0,1; 2,1,1; 2,6,-1; 3,2,1; 3,5,-1; 4,3,1;

5,4,1;

6,4,1];

n=6;

Y0=20;

Yt0=[0,0,0,0,0,0];

h=0.01;

L1=10;

T0=0;

Tf=50;

nout=4;

A=diag(P(:,1));B=diag(P(:,2));

C=diag(P(:,3));D=diag(P(:,4));

m=length(WIJ(:,1));

W0=zeros(n,1);W=zeros(n,n);

for k=1:m

if (WIJ(k,2)==0); W0(WIJ(k,1))=WIJ(k,3);

else W(WIJ(k,1),WIJ(k,2))=WIJ(k,3);

end;

for i=1:n

if(A(i,i)==0);

FI(i,i)=1;

FIM(i,i)=h*C(i,i)/B(i,i);

FIJ(i,i)=h*h*C(i,i)/B(i,i)/2;

FIC(i,i)=1;

FID(i,i)=0;

if (D(i,i)~=0);

FID(i,i)=D(i,i)/B(i,i);

else

end

else

FI(i,i)=exp(-h*A(i,i)/B(i,i));

FIM(i,i)=(1-FI(i,i))*C(i,i)/A(i,i);

FIJ(i,i)=h*C(i,i)/A(i,i)-FIM(i,i)*B(i,i)/A(i,i); FIC(i,i)=1;

FID(i,i)=0;

if (D(i,i)~=0);

FIC(i,i)=C(i,i)/D(i,i)-A(i,i)/B(i,i);

FID(i,i)=D(i,i)/B(i,i);

else

end

Y=zeros(n,1);

X=Y;

y=0;

Uk=zeros(n,1);

Ub=Uk;

t=T0:h*L1:Tf;

N=length(t);

for k=1:N-1

for i=1:L1

Ub=Uk;

Uk=W*Y+W0*Y0;

Udot=(Uk-Ub)/h;

Uf=2*Uk-Ub;

X=FI'*X+FIM'*Uk+FIJ'*Udot; Y=FIC'*X+FID'*Uf;

end

y=[y,Y(nout)];

end

plot(t,y,'*r');

hold on

P=[1,0.01,1,0;

0,0.085,1,0.17;

0,0.051,1,0.15;

1.04452,0.15,0.21,0;

1,0.01,0.1,0;

1,0.01,0.0044,0];

WIJ=[1,0,1;

2,1,1;

2,6,-1;

3,2,1;

3,5,-1;

4,3,1;

自动控制原理MATLAB仿真实验报告

实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析）一、实验目的学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性；二、预习要点 1、系统的典型响应有哪些？ 2、如何判断系统稳定性？ 3、系统的动态性能指标有哪些？三、实验方法（一）四种典型响应 1、阶跃响应：阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、脉冲响应：脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为：) ()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二）分析系统稳定性有以下三种方法： 1、利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、利用tf2zp 求出系统零极点； 3、利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点（三）系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.

物流仿真大作业.doc

物流系统仿真期末作业题目：Manufacturing System Planning and Scheduling 班级：物流工程131 学号：1311393003 1311393008 姓名：黎宇帆张力夫日期：2015-09-19 成绩：

制造系统规划与调度翻译 2.1引言现代生产调度工具是非常强大的，提供了广阔的范围内调整工具的行为的真实过程要求的选项和参数。然而，更多的选项的存在，它就在实践中找到的工具的最佳配置更加困难。即专家们经常无法预测的多种可能性的影响。测试甚至一小部分在现实中可能的配置，对实际生产过程的影响可能需要几个月的时间，可能会严重降低整体性能。因此，这样的试验在实践中是不可行的。优化的生产调度仿真模型比使用真正的过程更安全，更便宜,更快，更容易测试。为了在一个中等规模的制造公司充分使用先进的调度工具的优势，找到它的一个最佳的规则和参数的优化配置。模块化仿真模型的整个业务的制造系统和生产过程中阳极氧化阶段是建立以测试不同的调度配置的影响。调度工具的配置测试和优化进行了离线使用的仿真模型。实际生产过程不受干扰，可以非常快速、低成本的找到最优配置。 2.2问题描述位于英国的一个中型制造商，生产一系列的不同的小压铝零件和一系列大批量的其他面向消费者的产品。典型的应用包括香水的喷雾组件和哮喘患者的分配器。这是一个高度竞争的行业，成功取决于是否能实现高效率和低成本制造。所以生产调度是非常重要的。在过去，该公司安装的软件工具可以支持生产过程中的各个区域调度。全面提高公司绩效，增加产量和减少产品的交货时间，他们计划建立自动电抗器的供应链规划服务器–总调度系统协调当地所有的业务和生产区。为了提供最好的解决方案，调度工具供应商，预优国际（https://www.wendangku.net/doc/b512196023.html,）决定使用模拟求解调度工具的优化配置。问题是建立一个仿真工具，它将接受的到来客户订单和生产订单排序以满足这些需求。一个重要的地方是模型的生产过程本身，以确保它的主要阶段的最佳时刻加载。阳极氧化阶段是整个生产过程中特别重要的，因此，它必须是非常详细的模拟，以测试到整体订单的交货时间可以通过阳极氧化过程阶段优化减少到什么程度。在这种情况下的研究主要目标是以下几个：（1）为了确定公司模型间的相关业务和生产过程和确定订单和交货时间，（2）在规划部门分析和优化业务流程，为了处理传入的需求和规划生产订单。（3）测试的整体生产时间，提高灵敏度，特别是确定是否引入特定排序规则的生产订单将减少在阳极氧化处理阶段总的处理时间。

自动控制原理MATLAB仿真实验

传递函数及方框图的建立（典型环节）一、实验目的 1．熟悉MATLAB 桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK 功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。二、SIMULINK 的使用 MATLAB 中SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK 功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB 软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink 命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK 仿真环境下。 2．选择File 菜单下New 下的Model 命令，新建一个simulink 仿真环境常规模板。 3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下: 1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink 下的“Continuous ”，再将右边窗口中“Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 2）改变模块参数。在simulink 仿真环境“untitled ”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK ，即完成该模块的设置。 3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。例:比例环节用“Math ”右边窗口“Gain ”的图标。 4）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“Source ”，将右边窗口中“Step ”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“Sinks ”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope ”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math ” 模块库右边窗口“Sum ”图1-1 SIMULINK 仿真界面图1-2 系统方框图

川大2020《计算机控制系统》第二次作业答案

首页 - 我的作业列表 - 《计算机控制系统》第二次作业答案完成日期：2020年06月08日 14点48分说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。一、单项选择题。本大题共16个小题，每小题 3.0 分，共48.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.（）是将生产过程工艺参数转换为电参数的装置。 A.传感器 B.A/D转换器 C.D/A转换器 D.互感器 2.在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道是（）。 A.接口 B.过程通道 C.模拟量输入通道 D.开关量输入通道 3.所谓量化，就是采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为（）。 A.模拟信号 B.数字信号 C.程序代码 D.量化代码 4.数控系统一般由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成，这些功能都由（）来完成。 A.人 B.生产过程 C.计算机 D.实时计算 5.外界干扰的扰动频率越低，进行信号采集的采样周期应该越（）。 A.长 B.短

C.简单 D.复杂 6.数字PID控制器是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律，其中能迅速反应误差，从而减小误差，但不能消除稳态误差的是（）。 A.微分控制 B.积分控制 C.比例控制 D.差分控制 7.在计算机控制系统中，PID控制规律的实现必须采用数值逼近的方法。当采样周期短时，用求和代替积分、用后向差分代替微分，使模拟PID离散化变为（）。 A.微分方程 B.差分方程 C.积分方程 D.离散方程 8.香农采样定理给出了采样周期的上限，采样周期的下限为计算机执行控制程序和（）所耗费的时间，系统的采样周期只能在Tmin和Tmax之间选择。 A.输入输出 B.A/D采样时间 C.D/A转换时间 D.计算时间 9.在有交互作用的多参数控制系统中，振铃现象有可能影响到系统的（）。 A.可靠性 B.稳定性 C.经济性 D.通用性 10.在实际生产过程中，因为前馈控制是一个（），因此，很少只采用前馈控制的方案，常常采用前馈－反馈控制相结合的方案。 A.开环系统

控制系统数字仿真大作业.

《控制系统数字仿真》课程大作业姓名：学号：班级：日期：同组人员：

目录一、引言 (2) 二、设计方法 (2) 1、系统数学模型 (2) 2、系统性能指标 (4) 2.1 绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性 (4) 2.2 稳定性分析 (6) 2.3 性能指标分析 (6) 3、控制器设计 (6) 三、深入探讨 (9) 1、比例-微分控制器(PD) (9) 2、比例-积分控制（PI） (12) 3、比例-微分-积分控制器（PID） (14) 四、设计总结 (17) 五、心得体会 (18) 六、参考文献 (18)

一、引言 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。随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已发展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会领域中，成为现代社会生活中不可或缺的一部分。随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探知未来，认识和改造自然，建设高度文明和发达社会的活动中，控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。作为一个自动化专业的学生，了解和掌握自动控制的有关知识是十分必要的。利用MATLAB软件及其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，以满足特定的设计指标。二、设计方法 1、系统数学模型美国卡耐尔基-梅隆大学机器人研究所开发研制了一套用于星际探索的系统，其目标机器人是一个六足步行机器人，如图(a)所示。该机器人单足控制系统结构图如图(b)所示。要求：（1）建立系统数学模型；（2）绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性；（3）分析系统的稳定性，及性能指标；（4）设计控制器Gc(s)，使系统指标满足：ts<10s,ess=0,，超调量小于5%。

matlab机电系统仿真大作业

一曲柄滑块机构运动学仿真 1、设计任务描述通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程，编写matlab程序并建立Simulink 模型，由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系，滑块速度和时间的关系，连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系，从而实现运动学仿真目的。 2、系统结构简图与矢量模型下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构，连杆与长度已知。图2-1 曲柄滑块机构简图设每一连杆（包括固定杆件）均由一位移矢量表示，下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系图2-2 曲柄滑块机构的矢量环

3．匀角速度输入时系统仿真 3.1 系统动力学方程系统为匀角速度输入的时候，其输入为输出为；。 (1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为: (2)曲柄滑块机构的位置方程 (3)曲柄滑块机构的运动学方程通过对位置方程进行求导，可得由于系统的输出是与，为了便于建立A*x=B形式的矩阵，使x=[], 将运动学方程两边进行整理，得到将上述方程的v1与w3提取出来，即可建立运动学方程的矩阵形式 3.2 M函数编写与Simulink仿真模型建立 3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况仿真的基本思路：已知输入w2与，由运动学方程求出w3和v1，再通过积分，即可求出与r1。（1）编写Matlab函数求解运动学方程将该机构的运动学方程的矩阵形式用M函数compv（u）来表示。设r2=15mm，r3=55mm，r1（0）=70mm，。其中各个零时刻的初始值可以在Simulink模型的积分器初始值里设置

M函数如下： function[x]=compv(u) %u(1)=w2 %u(2)=sita2 %u(3)=sita3 r2=15; r3=55; a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b; （2）建立Simulink模型 M函数创建完毕后，根据之前的运动学方程建立Simulink模型，如下图：图3-1 Simulink模型同时不要忘记设置r1初始值70，如下图：图3-2 r1初始值设置

自动控制原理课程设计MATLAB仿真

目录概述 (1) 一、实验目的 (1) 二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能 (1) 三、控制系统仿真时常用的方法和指令 (2) 1、控制系统仿真时常用的方法 (2) a、数学仿真 (2) b、半物理仿真 (2) c、全物理仿真 (2) 2、控制系统仿真时常用的指令 (2) 1)、Bode图 (2) ①、绘制Bode图 (2) ②、系统的增益裕度和相角裕度 (2) 2）、Nichols图 (3) 3）、Nyquist图 (3) 4）、一般频率响应图 (3) 5）、频率响应的奇异值图 (3) 6）、绘制根轨迹 (4) 四、实验内容 (4) 五、心得体会 (22) 六、参考文献 (22)

概述 MATLAB 是一种直观、高效的计算机语言，同时也是一个科学计算平台。它的伴随工具Simulink 是用来对真实世界的动力学系统建模、模拟仿真和分析的软件。我们可将综合性和设计性实验项目通过MATLAB 在计算机上仿真，使系统的观察实验的动态过程。目前，MATLAB 已经成为我们当代大学生必须掌握的基本技能，在设计研究单位和工业部门，MATLAB 已经成为研究和解决各种具体工程问题的一种标准软件。在完成了验证性、综合性和设计性实验后，课程设计必不可少。课程设计是工科实践教学的一个重要的环节，目的是培养我们综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法和能力,实现由知识向技能的初步化。所以课程设计是培养我们思维创造能力最有效的途径。一、实验目的 1、培养理论联系实际的科学态度，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力。 2、掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种（矫正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析方法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。 3、学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统的仿真与调试。 4、锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力。二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能 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。 MATLAB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。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 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。

PID控制系统的Simulink仿真分析

实验报告课程名称：MATLAB语言与控制系统仿真实验项目：PID控制系统的Simulink仿真分析专业班级：学号：姓名：指导教师：日期：机械工程实验教学中心

注：1、请实验学生及指导教师实验前做实验仪器设备使用登记； 2、请各位学生大致按照以下提纲撰写实验报告，可续页； 3、请指导教师按五分制（优、良、中、及格、不及格）给出报告成绩； 4、课程结束后，请将该实验报告上交机械工程实验教学中心存档。一、实验目的和任务 1．掌握PID 控制规律及控制器实现。 2．掌握用Simulink 建立PID 控制器及构建系统模型与仿真方法。二、实验原理和方法在模拟控制系统中，控制器中最常用的控制规律是PID 控制。PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID 控制规律写成传递函数的形式为 s K s Ki K s T s T K s U s E s G d p d i p ++=++==)1 1()() ()( 式中，P K 为比例系数；i K 为积分系数；d K 为微分系数；i p i K K T =为积分时间常数； p d d K K T =为微分时间常数；简单来说，PID 控制各校正环节的作用如下：（1）比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。（2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数i T ，i T 越大，积分作用越弱，反之则越强。（3）微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。三、实验使用仪器设备（名称、型号、技术参数等）计算机、MATLAB 软件四、实验内容(步骤） 1、在MATLAB 命令窗口中输入“simulink ”进入仿真界面。 2、构建PID 控制器：（1）新建Simulink 模型窗口（选择“File/New/Model ”）,在 Simulink Library Browser 中将需要的模块拖动到新建的窗口中，根据PID 控制器的传递函数构建出如下模型：

《生产系统建模与仿真》教学大纲

《生产系统建模与仿真》教学大纲（理论课程）开课系（部）：工程学院课程编号：010396 课程类型：专业课总学时：48 学分：3 适用专业：工业工程开课学期：2014-2015学年第一学期先修课程：概率论与数理统计、C语言程序设计、系统工程导论一、课程简述《生产系统建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的主导课程之一。学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。本课程具有较强的理论性，同时具有较强的实践性和应用性，能够有效增强学生的系统仿真理论基础，提高学生对系统仿真、分析工作的适应性，培养其开发创新能力。本课程的教学目标是培养学生的设计能力、创新能力和工程意识。课程以制造型生产企业为核心，通过理论教学和实践环节相结合，阐述了离散事件系统建模与仿真技术在生产企业分析中的基本原理和方法。其容涉及计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理、仿真软件的介绍，重点介绍排队系统、库存系统、加工系统以及输入、输出数据分析。本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理；并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能；使学生了解计算机仿真的基本步骤。二、课程要求（一）教学方法 1、启发式课堂讨论针对关键知识点、典型题和难题，通过教师提问，鼓励学生回答问题或请到讲台前做题，并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。目的是加强学生自主学习的能力和判断能力，培养主动思考的习惯，启发学生的探索精神。 2、重视在教学中加强知识演进的逻辑规律的讲解提高学生的逻辑思维能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。 3、加强计算机辅助设计、分析将Flexsim仿真软件引入教学中。应用计算机辅助设计、分析，能方便的改变系统

控制系统设计学长总结

《控制系统设计》重点一 1. 频谱概念傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。 2. 线状谱，连续谱周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的；非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱，一般来说，其频谱是连续的。非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。 3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱）脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数）构成，脉冲函数的面积为2A ，即幅值是2A 。常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。（P18） 4. 离散，快速傅里叶变换的区别 ①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。其一般公式为： ()()1 -1,0,/2-1 -0 * N k e n f k F N jnk p N n ?==∑=π 对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。求频谱：将其乘上?t就可以得到所求频谱的值求线谱：在一个周期内取N 个采样值，求其离散傅立叶变换，再除以N ②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即r N 2=。

自动控制原理MATLAB仿真实验

自动控制原理MATLAB仿真实验实验一典型环节的MATLAB仿真一、实验目的 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。二、SIMULINK的使用 MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。 1．运行MATLAB软件，在命令窗口栏“>>”提示符下键入simulink命令，按Enter 键或在工具栏单击按钮，即可进入如图1-1所示的SIMULINK仿真环境下。 2．选择File菜单下New下的Model命令，新建一个simulink仿真环境常规模板。图1-1 SIMULINK仿真界面图1-2 系统方框图

3．在simulink 仿真环境下，创建所需要的系统。以图1-2所示的系统为例，说明基本设计步骤如下: 1）进入线性系统模块库，构建传递函数。点击simulink 下的“Continuous ”，再将右边窗口中“Transfer Fen ”的图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 2）改变模块参数。在simulink 仿真环境“untitled ”窗口中双击该图标，即可改变传递函数。其中方括号内的数字分别为传递函数的分子、分母各次幂由高到低的系数，数字之间用空格隔开；设置完成后，选择OK ，即完成该模块的设置。 3）建立其它传递函数模块。按照上述方法，在不同的simulink 的模块库中，建立系统所需的传递函数模块。例:比例环节用“Math ”右边窗口“Gain ”的图标。 4）选取阶跃信号输入函数。用鼠标点击simulink 下的“Source ”，将右边窗口中“Step ”图标用左键拖至新建的“untitled ”窗口，形成一个阶跃函数输入模块。 5）选择输出方式。用鼠标点击simulink 下的“Sinks ”，就进入输出方式模块库，通常选用“Scope ”的示波器图标，将其用左键拖至新建的“untitled ”窗口。 6）选择反馈形式。为了形成闭环反馈系统，需选择“Math ” 模块库右边窗口“Sum ”图标，并用鼠标双击，将其设置为需要的反馈形式（改变正负号）。 7）连接各元件，用鼠标划线，构成闭环传递函数。 8）运行并观察响应曲线。用鼠标单击工具栏中的“”按钮，便能自动运行仿真环境下的系统框图模型。运行完之后用鼠标双击“Scope ”元件，即可看到响应曲线。三、实验原理 1．比例环节的传递函数为 221211()2100,200Z R G s R K R K Z R =-=-=-== 其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。

控制系统cad形考作业(新)

目录控制系统CAD作业1 (1) 第1章 (1) 第2章 (3) 控制系统CAD作业2 (7) 第3章 (7) 第4章 (9) 控制系统CAD作业3 (16) 第5章 (16) 第6章 (20) 控制系统CAD作业4 (25) 第7章 (25) 第8章 (30)

第1章一、填空题 1.按控制信号传递的路径不同，可将控制系统划分为：按给定值操纵的开环控制、按偏差调节的闭环（反馈）控制和带补偿调节的复合控制三种控制方式，其中控制精度最高的是带补偿调节的复合控制控制方式。 2.对自动控制系统性能的基本要求可以归纳为“稳、快、准”三个方面，一个系统要能正常工作，其首先必须满足稳定的最基本要求。 3.控制系统的设计包含分析和设计两方面内容。 4.控制系统的仿真依据模型的种类不同，可分为物理仿真、数学仿真和混合仿真三种形式。二、简答题 1.简述控制系统CAD的发展历程，并简单分析控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD 的相同点和区别。早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来，如Ziegler 与Nichols 于1942 年提出的PID 经验公式就可以十分容易地设计出来。随着控制理论的迅速发展，光利用纸

笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计算机领域取得了迅速的发展，于是20世纪70年代出现了控制系统的计算机辅助设计(computer-aided control system design , CACSD)方法。近三十年来，随着计算机技术的飞速发展，各类CACSD 软件频繁出现且种类繁多，其中MATLAB已成为国际控制界的标准分析和辅助设计软件。控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD的相同点是均是借助计算机软件进行设计；不同的是设计对象不同，其中控制系统CAD是借助计算机对控制系统进行仿真和设计，机械CAD 是借助计算机对机械结构进行设计和计算，建筑CAD借助计算机辅助设计建筑结构，设计对象的不同决定了其各自使用的软件也不尽不同。 2.什么是控制系统的计算机仿真？控制系统的计算机仿真是利用计算机对控制系统进行数学仿真。数学仿真就是根据实际系统中各个变化量之间的关系，构建出系统的数学模型，并利用此模型进行分析研究。数学仿真的关键在于数学模型的构建和求解。数学仿真具有经济、方便和灵活的优点，它的主要工具是计算机，故又称计算机仿真。而控制系统的计算机仿真就是以控制系统的数学模型为基础，借助计算机对控制系统的特性进行实验研究。

控制系统仿真实验报告

哈尔滨理工大学实验报告控制系统仿真专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：

一．分析系统性能课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。四．实验结果分析： 1.程序截图

得到阶跃响应曲线得到响应指标截图如下

2.求取零极点程序截图得到零极点分布图 3.分析系统稳定性根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。

二．单容过程的阶跃响应一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线二、实验内容已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为

曾华艳组离散事件系统仿真大作业

新疆财经大学实验报告课程名称：物流管理综合实验实验项目名称：系统建模与仿真学号： 2013104059 姓名：曾华艳班级：物流管理11-1 指导教师：林秋平 2014年 6月 2日

新疆财经大学实验报告

《铁路局联通营业厅排队仿真分析实验报告》一、实验目的 (一)通过对铁路局联通营业厅运作的观察，建立计算机仿真全过程，对营业厅运作进行数据采集、建模和仿真分析，为联通营业厅提出改进和优化方案的建议。 (二)通过这次实验活动，全面了解计算机仿真技术在物流领域、生产制造领域等离散事件系统中的应用，理解仿真技术如何辅助管理人员进行决策。 (三)通过分组合作的形式，提供一种系统仿真工作中常见的团队协作方式的实践体验，培养协调工作、共同完成任务的能力。二、系统描述人们进入联通营业厅，首先要通过取票系统拿到自己的号，先在等待区等待叫号系统报自己的号。一共有2个服务台，2个服务台同时工作，哪个服务台叫到几号，拿这个号码的人就去哪个服务台，叫号系统按顺序叫号，2个服务台叫号不会发生重复现象。我们组决定针对铁路局联通营业厅叫号排队办理业务的过程进行研究，因此我们采集了仿真模型相关数据。记录了每位顾客到达时间、等待时间和离开时间。将收集的数据整理，录入excel中，并计算出了顾客的到达时间间隔和被服务时间，再利用flexsim建立仿真模型进行仿真分析与优化。三、小组分工（一）本组成员 1.组长：曾华艳 2.组员：晁芙蓉、陈磊、阿尔孜姑丽、宗泽宁、张振恒（二）小组分工 1.调查收集数据和模型优化：全体成员 2.数据录入：晁芙蓉、张振恒、阿尔孜姑丽 3.数据处理：宗泽宁、阿尔孜姑丽 4.仿真模型建立与分析：陈磊、曾华艳 5.实验报告：曾华艳、晁芙蓉、宗泽宁 6.PPT 制作：张振恒、陈磊

自动控制原理仿真实验

实验一一阶惯性系统特性仿真分析 1 实验目的：熟悉仿真模块及参数设定方法，研究一阶惯性环节闭环传递函数参数T和K对系统单位阶跃响应性能的影响。 2 实验方法：利用SIMULINK建立系统结构图。见图1。 3 实验内容：按照仿真图要求，从SIMULINK库中取出相应的模块，并连接闭合的系统结构图。闭环传函G(s)=K/(Ts+1),K=1,T=0.2秒，观察阶跃相应曲线。重复改变T 分别为0.5秒、0.8秒观察阶跃相应曲线的变化。计算一阶系统的动态响应指标tr和ts。 4 实验步骤：启动计算机，运行Matlab软件，启动Simulink程序，按照内容要求组装控制系统，做好实验准备。 5 实验结果分析及结论： ①求出一界系统单位阶跃响应函数表达式，计算T=0.2,0.5,0.8时的响应指标tr和ts。 ② T逐渐增大时，上升时间tr和调节时间ts怎样变化？ ③ T逐渐减小时，系统的闭环极点怎样变化？ ④ T一定K增大时，系统的tr和ts怎样变化？闭环极点怎样变化？ ⑤一界系统一定稳定吗？为什么？ ⑥结论。图1 一阶系统仿真

实验二二阶系统单位阶跃响应仿真分析 1 实验目的：学习利用SIMULINK库中的模块构成二阶系统的方法。分析二界系统的阻尼系数zhita对系统稳定性的影响。 2 实验方法：利用SIMULINK建立系统结构图。见图2。 3 实验内容：选择适当的仿真模块构成上述系统。令Wn=1。别选取zhita=1.5>1(过阻尼)、zhita=1(临界阻尼)、0

大作业题目

控制系统仿真大作业 1、曲线拟合的Matlab实现和优化度检验通过一个实际的例子，介绍最小二乘曲线拟合法的基本原理，对最小二乘曲线拟合法的Matlab实现方法进行研究，并给出曲线拟合Matlab实现的源程序。论述了Matlab软件在做曲线拟合时的用法，并进行曲线的拟合和相应的图像。 2、基于Matlab的液位串级控制系统运用组态王和Matlab混合编程的方法设计了一个双容(两个水箱串联)液位串级在线控制系统，由组态王编制人机交互界面，用Matlab完成控制算法，二者通过DDE进行实时数据交换；采用串级控制策略,减小二次干扰的影响，验证其方法的有效性。 3、基于Matlab的变压器差动保护闭环仿真研究应用Matlab建立了微机保护仿真系统,并对不同原理的变压器差动保护进行了仿真和比较.仿真系统采用积木式结构,根据微机保护的实现原理构建模块,实现保护的闭环仿真,对保护的动作过程进行分析. 4、基于MATLAB/SIMULINK的交流电机调速系统建模与仿真根据直接转矩控制原理，利用MATLAB/SIMULINK软件构造了一个交流电机调速系统，该系统能够很好地模拟真实系统，实现高效的调速系统设计。仿真结果验证该方法的有效性。 5、基于MCGS和MATLAB的薄膜厚度控制系统仿真以MCGS组态软件和MATLAB为平台,设计和仿真了一个薄膜厚度控制系统.MCGS完成硬件接口的设置、数据的实时采集、人机对话、以动画的方式显示控制系统的运行情况,MATLAB完成PID参数的自动整定,并利用动态数据交换(DDE)技术建立两者间的通讯.并分析其仿真结果。 6、Matlab在动态电路分析中的应用用Matlab计算动态电路,可得到解析解和波形图.一阶电路先计算3要素,后合成解

控制系统的设计与实施

控制系统的设计与实施一、教材分析：本节课内容为本节的最后一节，是本节、本章、本书的最后一个课时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。本节可以说是这单元的“应用”部分，让学生了解控制系统设计的一般思路比较关键，只有这部分内容理解了，才能有效的进行下一个内容——控制系统的设计与实施案例。在控制系统的设计与实施案例中，重点要让学生会分析和选择案例，并最终会设计。二、学情分析：在《技术与设计1》中，学生对设计的一般过程已经有了一定的了解。但已有的设计基础更多的是停留在结构设计和外形的设计上，对功能的设计还有待提高。同时在生活中对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。三、学习目标： 1.知识与技能： 1）了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。 2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行提出改进方案。 2.过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。学习权衡的思想。 3.情感态度价值观：（1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。（2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。（3) 通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。四、教学重难点： 1.教学重点：（1）控制系统设计的一般思路，了解简单的被控对象的基本特性，确定相关的量，会画方框图。（2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置并学会调试运行，提出改进方案。 2.教学难点：闭环系统的设计；被控量和控制量的确定。五、教学策略：本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计如下：（1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。（2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。（3）寻找一些贴近学生生活实际并在前三节课已经分析过的案例，采用元件展示，学生设计连接的步骤，最后请学生代表上台连接成一个闭环控制系统。主要以“水箱注水的自动控制

飞行控制系统大作业

飞行控制系统大作业一、飞机纵向俯仰角与速度控制系统设计某飞机的纵向线性小扰动方程为： l o n l o n x A x B u =+ 其中状态[]T x u q h αθ =?????，控制量[]T e T u δδ=?? 问题： 1、分析飞机纵向动力学模态，求飞机的长周期与短周期阻尼与自然频率。 2、对升降舵及油门单位阶跃输入下的飞机自然特性进行仿真，画出相应的状态曲线。 3、采用短周期简化方法，求出传递函数()e q G s δ??。采用根轨迹方法设计飞机的俯仰角控制系统，并进行仿真。 4、基于长周期简化方法，求出传递函数()T u G s δ??，设计飞机的速度控制系统，并进行仿真。 5、基于纵向线性模型（状态方程），分别对速度控制与俯仰角控制进行仿真。假设作动器特性为 10 10 s +。要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线。二、飞机侧向滚转角控制系统设计某飞机的侧向线性小扰动方程为： l a t l a t x A x B u =+ 其中状态[]T x p r βφψ=?????，控制量[]T a r u δδ=?? 问题： 1、求出侧向运动方程的特征根，及对应的模态，求出荷兰滚模态的阻尼及自然频率。 2、对副翼与方向舵单位阶跃输入下的自然特性进行仿真。 3、采用简化方法，求出传递函数()a p G s δ??。采用根轨迹方法设计飞机的滚转角

控制系统，并进行仿真。 4、设计飞机航向控制系统，并进行仿真。 5、设计飞机方向舵协调控制律，基于侧向线性模型（状态方程），进行航向控制系统的仿真。假设作动器特性为 10 10 s 。要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线，提交word 打印稿。 1.数据文件在dataX.mat文件中，按照学号的最后一位选择相应的数据文件。如学号最后一位为5，则选择data5.mat文件作为你设计的数据。 2.在matlab中输入load data5 则可将数据导入，其中alon为纵向系统阵，blon为纵向控制输入阵 alat为侧向系统阵，blat为侧向控制输入阵控制量的单位为deg，状态变量的单位为（deg，deg/s，m） 3、由状态方程求传递函数用ss2tf（）函数。 4、仿真可以用simulink搭建仿真图。 5、仿真的输入采用单位阶跃。 6、曲线要标注单位，用plot画，不能直接copy scope中的图。例：

自动控制原理课程设计

扬州大学水利与能源动力工程学院课程实习报告课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习题目名称：三阶系统分析与校正年级专业及班级：建电1402 姓名：王杰学号： 141504230 指导教师：许慧评定成绩：教师评语：指导老师签名： 2016 年 12月 27日

一、课程实习的目的（1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力；（2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标；（3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试；（4）学会使用硬件搭建控制系统；（5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。二、课程实习任务某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1）（0.2s+1）分析系统是否满足性能指标：（1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01；（2）相角裕度y>=40度；如不满足，试为其设计一个pid校正装置。三、课程实习内容（1）未校正系统的分析： 1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。 3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。（2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。（3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。

控制系统设计作业

控制系统设计作业要求：对已知的转子绕线机控制系统（见教材P284例6-12）, 根据控制系统设计的具体要求,设计校正装置（控制器）, 校正装置可设计为： 1.滞后校正网络， 2.滞后-超前校正网络， 3. PID控制器（串联工程设计方法，见教材）， 4. 智能PID控制器， 5.反馈控制器， 6.采用串联综合法校正（见教材）， 7. ITAE优化方法（见教材P613）等形式。每位学生根据给定的设计要求，选定校正装置型式（每人选一种，不得相同，不能用例6-12中用过的），使用MATLAB对校正装置进行设计，计算校正装置参数。最后利用Matlab对控制系统进行仿真，调整参数，完成整个设计过程。 2．设计内容：设计目标是用机器代替手工操作，为小型电机的转子缠绕铜线。每个小型电机都有3个独立的转子线圈，上面需要缠绕几百圈的铜线。绕线机用直流电机来缠绕铜线，它应该能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕线转子等简单操作。

图1 绕线机控制系统绕线机控制系统如图1所示，相应的控制系统的原理方块图如图2所示。控制系统设计的具体目标是：使绕线速度和缠绕位置都具有很高的稳态精度。也就是使绕线机系统对斜坡输入有很高的稳态精度。 (s R )(s Y 图2 绕线机控制系统的原理方块图该系统至少是个I 型系统，它响应阶跃输入的稳态误差为零，系统对单位斜坡输入21)(s s R =的稳态误差为： v ss K e 1= 其中 50)(lim 0s G K c s v →= 设计的具体要求：要求设计串联校正装置)(s G c ，使系统满足下述性能指标： (1) 系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10％，10=v K ； (2) 系统对阶跃输入的超调量在10％左右； (3) 按2％准则的调节时间s t 不超过3s 。