基于matlab的自控原理仿真试验

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1、万方数据工程科技‘∞瞳；虎；寺

2、；)2007年第4期基于MATLAB的自控原理仿真试验吴秀凤(铜陵学院，安徽朱云国铜陵244000)摘要；电路是自动化及箕相关的专业基础课，做实验是理论学习的廷伸和扑克。本支从传统实验_着手，分析了实验仿真的必要性，以及软件的实现方法；通过举例论证了运用MATLAB进行自动控制的仿真实验的可行性和优越性。关键词：电路；MATLAB；仿真实验中国分类号：啦71文献标识码：A文章编号：1672_0547(2007)04-0077-021．前言电气专业技术已广泛地应用于工农业生产、交通运输和国防建设。自动控制理论是用来指导自动控制系统分析和设计

3、的．它的概念、方法和体系已经渗透到许多学科领域。因此。我院电子粪专业的学生必须加强对“自动控制原理”这一专业基础课的学习。“自动控制原理”的课程特点是理论性强又相对较抽象，这给学生的理解带来很大的困难．需要借助实验加深对课堂学习内容的理解、培养学生创新能力。但我院开设的该课程实验．仍处于传统实验阶段．实验时利用实验箱．将相应的有源RC网络模块连接．构成典型控制环节。然后在示波器上观察实验结果。实验内容没有从模块化、系统化的角度整体考虑，学生以被动接受为主，忽视了学生作为学习主体的地位，不利于学生主动获取知识能力的培养，使学生缺乏创新能力。另外．实验平台台套数紧张．难以满

4、足日益扩大的招生规模的需求．实验平台的建设需要大量的资金投入，但因资金和实验室面积有限，随着招生规模的进一步扩大。这种窘迫情况势必更加严重。自控原理实验学时较少。实验室平时不对外开放，耍想在有限学时里巩固和掌握课堂内容．显然是很困难的。而采用软件仿真实验替代硬件实验的办法。将为学生进行自主实验、综合实验和创新实验提供广阔的发展空间。2．MA豇柚Simulink概述MAⅡAB是由MnIlIWorks公司出版发行的著名数学软件。MATLAB～词由Matrix和Laboratory复含而成．原意是矩阵实验室。MATLAB一开始并不是为控制理论与系统的设计者们编写的．但由于它的

5、强有力的矩阵运算和数值分析功能．以及良好的可扩充性，以至于最终成为国际上最流行的控制系统计算机辅助设计软件工具。现在的MAT—LAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了。已经被发展成一种具有广泛前景的、全新的计算机高级编程语言。有人称它为“第四代”计算机语言．当前已成为美国和其他发达国家大学本科生、硕士生、博士生必备工具，它不但有很好的助学性能．而且有很好的教学性能。为了准确建立系统模型和进行仿真分析．MathWorks在MAnAB中提供了系统模型图形输入与仿真工具一Simulink。Simulink是MArII^B的一个扩展．MATLAB为数据分析、可视化与算法开发提供强

6、大的计算能力。而Simulink为动态系统设计与控制策略开发提供直观的、图形化的仿真环境。它们共同建立了一个灵活的、综合的、有丰富特性的动态系统设计环境。使得用户可以容易地对这一平台进行扩展或开发自己的工具。(1)建模方式直观。利用Simullnk可视化的建模方式．可迅速建立动态系统的框图模型。只需在Simulink图块元件库中选择合适的模型块拖放到Simulink建模窗口。Simulink图块元件库中拥有超过150个的模型块．可用于构成各种不同种类的动态系统。(2)设计及模拟快速、准确。Simulink优秀的积分算法给非线性系统仿真带来了极高的精度。先进的常微分求解器

7、可用于求解刚性的和非刚性的系统、具有事件触发或不连续状态的系统和具有代数环的系统。Simuilnk的求解器能确保连续系统或离散系统的仿真高速、准确地进行。同时．Simulink还为用户准备一个图形化的调试工具辅助用户进行系统开发。(3)交互式的仿真分析。Sireulink的示波器可以动态、图形化的显示数据。能够在仿真运算过程中随时监视仿真结果。Simulink的交互仿真使假设分析简单易行．运行中可随时改变模型参数并立刻观察改动结果。由于Simulink完全集成于MATLAB．在Simullnk下计算的结果可保存到MATLAB的工作空间中。因而还能使用MAⅡAB所具有的众

8、多分析、可视化及工具箱工具操作数据。3．基于MAlLAB的仿真试验3．1随意改变模块参数首先学生在做传统的实验时。面对的是各个实验环节。对复杂控制系统的建模往往不知所措。只是依据给定的电路进行接线；对于控制系统的参数，不知如何调整。而是胡乱地调节电位器值和电容值，很容易造成硬件电路的损坏l更不知调整的参数对应系统的收稿日期：2007．04-12作者茼介：吴秀凤(1953一)．男，安徽滁州人，铜瞳学院电气工程系实验师；朱云围(1976_)，男，安徽宿松人，铜陵学院电气工程系讲师．硕士，研究方向：智能控制。一77—万方数据‘4自陡；虎；粕)2