自动控制理论课程设计

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1、《自动控制理论》课程设计报告学院自动控制与机械工程院专业电气工程及自动化班级学号姓名时间2011年1月12日目录一课程设计目的…………………………………………………………216二简述MATLAB语言的主要功能及其特点………………………………2三设计原理………………………………………………………………3四设计内容及其仿真实验过程…………………………………………4五心得体会及建议……………………………………………………15六参考文献………………………………………………………………16《自动控制理论》课程设计报告16一课程设计目的1．了解matlab软件的基本特点和功能,熟悉其界面、菜单和工具条；

2、掌握线性系统模型的计算机表示方法、变换以及模型间的相互转换。了解控制系统工具箱的组成、特点及应用；掌握求线性定常连续系统输出响应的方法，运用连续系统时域响应函数（impulse,step,lsim），得到系统的时域响应曲线。2．掌握使用MATLAB软件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对控制系统进行分析；掌握使用MATLAB软件作出开环系统的波特图，奈奎斯特图；观察控制系统的观察开环频率特性，对控制系统的开环频率特性进行分析；3．掌握MATLAB软件中simulink工具箱的使用；熟悉simulink中的功能模块，学会使用simulink对系统进行建模；掌握simulink的仿真方法。4．掌握在S

3、IMULINK环境下系统结构图的形成方法及整体传递函数的求取方法；5．了解在MATLAB环境下求取系统的输出时域表达式的方法。二简述MATLAB语言的主要功能及其特点简述MATLABLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）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

4、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。具有用法简单、灵活、程式结构性强、延展性好等优点，已经逐渐成为科技计算、视图交互系统和程序中的首选语言工具。特别是它在线性代数、数理统

5、计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等方面表现突出，已经成为科研工作人员和工程技术人员进行科学研究和生产实践的有利武器。MATLAB具有以下几个特点：功能强大的数值运算功能，强大的图形处理能力高级但简单的程序环丰富的工具箱三设计原理1.tf对象(传递函数)16num[]传递函数分子系数；den[]传递函数分母系数。由行数组组成的单元阵列，高次到低次表示。传递函数表示G(s)＝tf（num[]，den[]）；两传递函数并联表示：G(s)＝parallel(G1(s),G2(s))；两传递函数串联表示：G(s)＝series（G1(s),G2(s)）；负反馈连接表示：G(s)＝feedbac

6、k（G1(s),G2(s)）。2.时域响应主要函数：roots，setp，impulse，initial。函数roots，计算方程的根；函数setp，绘制系统单位阶跃响应曲线；函数impulse，绘制系统单位脉冲响应曲线；3.根轨迹主要函数有：pzmap,rlocus,rlocfind,sgrid,zgrid.函数pzmap为在复平面内标出传递函数的零、极点；函数rlocus为在复平面内绘制根轨迹；函数rlocfind求分离点的坐标和分离处所对应的K值。4.频率法主要函数有：bode，nyquist，margin。函数bode为绘制伯德图命令；函数nyquist为绘制奈奎斯特曲线图命令；函数

7、margin为计算幅值欲度和相角欲度及对应点的频率值。[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mun,den),gm表示幅值欲度；pm表示相角欲度；wcg表示nyquist曲线与负实轴交点频率；wcp表示截止频率。5.在SIMULINK中建立系统（1）SIMULINK的启动：在MATLAB命令窗口的工具栏中单击按钮或者在命令提示符>>下键入simulink命令，回车后即可启动Simulink程序。启动后