仿真教学教学ppt课件

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1、控制系统数字仿真主讲魏文元2013年9-11月（基于MATLAB的控制系统计算机仿真）参考教材：◆瞿亮等.基于MATLAB的控制系统计算机仿真.北京交通大学出版社.2006年参考书：◆张聚.基于MATLAB的控制系统仿真及应用.电子工业出版社.2012年.◆王正林等.MATLAB/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社.2008年.参考书目第一章绪论2第二章MATLAB程序设计基础4第三章连续系统数字仿真4第四章控制系统数学模型2第五章控制系统时间响应与特性分析4第五章基于Simulink

2、的建模与仿真4第六章控制系统的校正与设计4实验8教学安排（32学时／8）控制系统数字仿真数值方法（高数、数值计算方法）系统工程（建模技术）控制理论（传递函数、状态方程、方框图）计算机技术（编程）仿真技术是近几十年发展起来的一门综合性、新技术学科，它为对系统进行研究、分析、设计、决策等提供了先进的手段。在科学研究及生产实践中，由于受到客观条件（如经济、安全、时间等）的限制，常常不能对所研究的对象直接进行试验。在这种情况下，可以采用间接试验的方法，即建立一个与所研究的系统相似的模型，通过模型间接地研究

3、原系统。这种间接试验技术就是仿真技术。比如，工程界：生物、医学界：军事界：追击敌机问题已知：敌机在100KM高空，以20KM/min的速度匀速直线行驶。假设：（1）只要两机相距在10公里之内，我机就可以摧毁敌机；（2）如果10分钟之内没有捕捉到，就认为失败。问：我方飞机应以怎样的速度，沿着什么航线飞行，需要多长时间可捕捉到目标。比如我机以30KM/min的速度，每1分钟改变一次方向，能不能捕捉到？我机以40KM/min的速度，每2分钟改变一次方向，能不能捕捉到？MATLAB程序vd=20;vw=3

4、0;time=1;%我机以30KM/min的速度,每1分钟改变一次方向i=1;ts=0;xw=0;yw=0;t(1)=0;W(1,:)=[00];D(1,:)=[0100];xd=0;while1i=i+1;theta=atan((100-yw)/(xd-xw));%计算我机的方向ctheta=cos(theta);stheta=sin(theta);globalAA=[vw*cthetavw*stheta];[T,Y]=ode45(‘plane’,[ts,ts+time],[xw,yw]);%计

5、算我机的位置n=length(Y);W(i,:)=Y(n,:);t(i)=ts+time;xd=vd*(ts+time);%计算敌机的位置D(i,1)=xd;D(i,2)=100;xw=Y(n,1);yw=Y(n,2);Displace=sqrt((xd-xw)*(xd-xw)+(100-yw)*(100-yw));%计算两者距离ifDisplace<10disp('success');breakend%条件判断ts=ts+time;ifts>10disp('fail');breakendendf

6、igure(1)plot(W(:,1),W(:,2),'g+',W(:,1),W(:,2),'r',D(:,1),D(:,2),'bo');我机以30KM/min的速度,每1分钟改变一次方向,6分钟可捕捉到敌机我机以40KM/min的速度,每2分钟改变一次方向,不能捕捉到敌机我机以40KM/min的速度,每1.3分钟改变一次方向,能捕捉到敌机第一章绪论§1-1系统、模型与仿真一、系统（System）二、模型（Model）三、仿真（Simulation）§1-2计算机仿真一、计算机仿真的过程、步骤

7、二、计算机仿真的分类三、计算机仿真的意义四、系统仿真的应用及发展五、仿真软件§1-3控制系统计算机仿真§1-1系统、模型与仿真一、系统（System）1．定义所谓“系统”，是指相互联系又相互作用着的对象的有机组合。该组合体可以完成某项任务或实现某个预定的目标。特点：整体性：系统由许多要素组成，各个组成部分是不可分割的。相关性：系统内部各要素之间相互以一定规律联系着。层次性：系统可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构。目的性：系统具有某种目的，要达到既定的目的，系统必须具有一定的功能（

8、如控制、调节和管理的功能）。系统工程系统（如：电气、机械、机电、化工、热力等）非工程系统（如：经济、交通、管理、生态等）比较器调节器加热炉温度计温度扰动温度给定值温度偏差喷油量例如，下图所示的加热炉温度调节系统就是一个工程系统。2．分类通常，根据系统的物理特征，可将系统分为两大类：生产管理部门采购部门制造车间装配车间运输车间原料成品用户订单实体——组成系统的具体对象。属性——实体的特性。活动——对象随时间推移而发生的状态变化。3．构成系统的三大要素：实体、属性、活动下图所示的工厂系