【7A版】系统建模与仿真项目驱动设计报告.doc

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1、7A版优质实用文档系统建模与仿真项目驱动设计报告学院：电气工程与自动化学院专业班级：自动化143班学号：2420GG2928学生姓名：李荣指导老师：杨国亮时间：2016年6月10号07A版优质实用文档7A版优质实用文档摘要仿真技术是一门利用物理模型或数学模型模拟实际环境进行科学实验的技术，具有经济、可靠、实用、安全、灵活和可多次重复使用的优点。本文中将使用Matlab软件实现一个简单的控制系统仿真演示，可实现对一些连续系统的数字仿真、连续系统按环节离散化的数字仿真、采样控制系统的数字仿真以及系统的根轨迹、伯德图、尼克尔斯

2、图和奈氏图绘制。本设计完成基本功能的实现，基于Matlab的虚拟实验仿真的建立和应用，培养了我们的兴趣，提高了我们的实践能力。关键字：Matlab；系统数字仿真；根轨迹；伯德图。207A版优质实用文档7A版优质实用文档目录第一章概述41.1设计目的41.2设计要求41.3设计内容4第二章Matlab简介62.1Matlab的功能特点62.2Matlab的基本操作6第三章控制系统仿真设计83.1控制系统的界面设计83.2控制系统的输入模型设计93.3欧拉法的Matlab实现123.4梯形法的Matlab实现143.5龙格-

3、库塔法的Matlab实现153.6双线性变换法的Matlab实现163.7零阶保持器法的Matlab实现173.8一阶保持器法的Matlab实现183.9系统PID控制的Matlab实现193.10系统根轨迹的绘制213.11系统伯德图的绘制223.12系统尼克尔斯图的绘制233.13系统奈氏图的绘制24第四章附加功能的设计264.1音乐播放器的设计26207A版优质实用文档7A版优质实用文档4.2实时时钟的设计26致谢28参考文献29207A版优质实用文档7A版优质实用文档第一章概述1.1设计目的（1）熟悉MATLAB

4、的常用交互界面与常用指令及其调用格式。（2）掌握MATLAB的基本语法以及M文件的建立与基本操作。（3）掌握MATLAB建立自动控制系统数学模型的方法。（4）掌握实现连续系统数字仿真的方法。（5）掌握实现连续系统离散化数字仿真的方法。（6）掌握实现采样系统数字仿真的方法。（7）掌握由根轨迹，伯德图，奈氏图等分析系统的稳定性的方法。1.2设计要求控制系统的仿真演示具有以下几点要求：（1）具有状态空间表达式、零极点形式、传递函数的三种数学模型，通过这三种模型输入系统的参数。（2）能够用欧拉法、梯形法、龙格-库塔法绘制连续系统

5、的输出响应曲线，同时能用PID控制器改善系统的性能。（3）能够用双线性变换法、零阶保持器法、一阶保持器法绘制连续系统离散化的输出响应曲线，同时能用PID控制器改善系统的性能。（4）能够绘制控制系统的根轨迹、伯德图、尼克尔斯图、奈氏图。便于分析系统的稳定性，频域。（5）完成基本要求可增加附加功能，例如音乐播放器。（6）整个仿真演示系统各功能互不干扰，正常运行。1.3设计内容在进行MatlabGUI的设计时，考虑到各版本的兼容问题，本文未采用使用Guide建立GUI的方法，而是直接建立M文件，在文件中使用代码建立仿真系207

6、A版优质实用文档7A版优质实用文档统所需的窗口和各控件。设计思路如下：（1）在M文件中先建立界面窗口，再建立各控件，在建立这些控件时，首先将窗口和所有控件的可视性都关闭，当界面设计完毕时打开主界面的可视性，这样就不会出现一打开就出现画面卡顿的现象。（2）调整所用控件的位置，使界面看起来美观。（3）界面完成好之后，就是编写各控件的回调函数。（4）在完成所有基本功能后，设计一些附加的功能。第二章Matlab简介2.1Matlab的功能特点MATLAB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

7、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。MATLAB是matriG&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。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207A版优质实用文档7A版优质实用文档究、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

8、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、连接其他编程语言的