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时间:2018-10-28
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1、目录1MATLAB简介-1-1.1MATLAB产生的历史背景-1-1.2MATLAB的语言特点和开发环境-2-1.3Simulink简介-2-2课程设计的目的-3-3课程设计的题目-3-3.1基于MATLAB的控制系统分析-3-3.2基于MATLAB的控制系统设计-3-4课程设计的具体内容-4-4.1基于MATLAB的控制系统分析-4-4.1.1时域分析-4-4.1.2频域分析-5-4.1.3稳定性判定-6-4.1.4加入延迟判稳-7-4.1.5稳态误差-8-4.2基于MATLAB的控制系统设计-9-4.2.1PI、PI
2、D控制器的设计-9-4.2.2Smith预估器的设计-15-4.2.3设计分析与结论-17-5实习心得-18-6参考文献-18--18-1MATLAB简介MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件,是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身,在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到了广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的训‘算工具,而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教
3、学中的优秀的教学工具,在世界各地的高等院校中十分流行,在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行,适用于Windows、UNIX等多种系统平台。1.1MATLAB产生的历史背景 MATLAB名称是由两个英文单词MATrix和LABoratory的前二个字母组成。20世纪70年代后期,美国新墨西哥大学计算机系主任Cleve.Moler教授为了便于教学,减轻学生编写Fortran程序的负担,为两个矩阵运算软件包Linpack和Eispack编写了接口程序,这也许就算MATLAB的第
4、一个版本。1984年,在JackLittle(也称JohnLittle)的建议推动下,由Little、Moler、SteveBangert三人合作,成立rMathWorks公司,同时把MATLAB正式推向市场。从那时开始,MATLAB的源代码采用C语言编写,除加强了原有的数值计算能力外,还增加了数据图形的可视化功能。1993年,MathWorks公司推出了MATLAB的4.0版本,系统平台由DOS改为Windows,推出了功能强大的、可视化的、交互环境的用于模拟非线性动态系统的工具Simulink,第一次成功开发出了符号
5、计算工具包SymbolicMathToolbox1.0,为MATLAB进行实时数据分析、处理和硬件开发而推出了与外部直接进行数据交换的组件,为MATLAB能融科学计算、图形可视、文字处理于一体而制作了Notebook,实现了MATLAB与大型文字处理软件Word的成功对接。至此,MathWorks使MATLAB成为国际控制界公认的标准计算软件。 -18-1997年,MathWorks公司推出了MATLAB的5.0版本,紧接着产生了5.1、5.2版本,至1999年MATLAB发展到5.3版本。MATLAB拥有了更丰富的数
6、据类型和结构,更好的面向对象的快速精美的图形界面,更多的数学和数据分析资源,MATLAB工具也达到了25个,几乎涵盖了整个科学技术运算领域。在大部分大学里,应用代数、数理统计、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把MATLAB作为必不可少的内容。在国际学术界,MATLAB被确认为最准确可靠的科学计算标准软件,在许多国际一流的学术刊物上都可以看到MATLAB在各个领域里的应用。1.1MATLAB的语言特点和开发环境 MATLAB作为一种科学计算的高级语言之所以受欢迎,就是因为它
7、有丰富的函数资源和工具箱资源,编程人员可以根据自己的需要选择函数,而无需再去编写大量繁琐的程序代码,从而减轻了编程人员的工作负担。被称为第四代编程语言的MATLAB最大的特点就是简洁开放的程序代码和直观实用的开发环境。具体地说MATLAB主要有以下特点:(1)库函数资源丰富(2)语言精炼,代码灵活(3)运算符多而灵活(4)面向对象,控制功能优良(5)程序设计自由(6)图形功能强大(7)程序的兼容性好(8)源代码开放(9)形形色色的工具箱1.2Simulink简介Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软
8、件包。它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统,同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的多种采样速率的系统仿真。Simulink为用户提供了一个图形化的用户界面,对于用方框图表示的系统,通过图形界面,利用鼠标点击和拖拉方式,建立系统模型就像用铅笔在在纸上绘制系统的方框图一样简单,它与用微分方程和差分方程建模的传统
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