第1章 系统仿真技术与应用

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1、欢迎学习MATLAB系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院主讲教师：李忠娟电话：13380039536基于Matlab/simulink的系统仿真技术与应用系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院课程介绍定位：专业基础选修课目标：通过学习系统仿真技术和matlab课程，要求掌握系统仿真的概念、基本原理和基本分析方法。为设计仿真系统打下坚实的基础。掌握MATLAB/SIMULINK的基本原理和设计应用过程。了解系统仿真技术发展与趋势。系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院教材：基于Matlab

2、/simulink的系统仿真技术与应用作者薛定宇特点：完全不必具备其它语言的基础，各年级各专业的同学都可选修。参考教材：李宜达主编，《控制系统设计与仿真》，清华大学出版社，2004年8月。系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院课程安排学时:36学时安排：讲课26学时，上机8学时，考试2学时考核方式:考试系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院本课程上课要求上课、上机不许旷课，累计三次者取消考试资格；上课不许迟到，提前5分钟进教室；上课专心听讲，跟随教师的思路，争取当堂消化大部分内容；课前预习，课后复习

3、、总结和及时交作业，三次不交作业取消考试资格。系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院学习内容一、Matlab基本操作二、动态系统模型的创建三、时域响应分析法四、*频域响应分析法*五、控制器设计系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院第一章系统仿真技术与应用第一节仿真第二节数字仿真软件第三节仿真技术的应用与发展系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院第一节仿真1.1系统仿真基本概念仿真：利用仿真模型代替实际系统进行实验与研究的方法仿真模型：对所研究的对象某些方面进行抽象概括的装置仿真原则

4、：相似性原则系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院物理仿真；数学仿真仿真分类：1.2数学仿真数学仿真分类：模拟仿真与数字仿真数学仿真要素：系统——研究的对象模型——系统的抽象计算机——工具与手段系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院系统模型计算机建立数学模型建立仿真模型仿真实验结果分析系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院数学仿真过程：辨识实际系统的数学模型建立仿真模型编制仿真程序仿真实验验证是否正确是否返回系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院一、仿真软件的发展1、程序编程阶段

5、所有问题（如：微分方程求解、矩阵运算、绘图等）都是用高级算法语言（如C、FORTRAN等）来编写。2、程序软件包阶段出现了“应用子程序库”。3、交互式语言阶段（仿真语言）仿真语言可用一条指令实现某种功能，如“系统特征值的求解”，使用人员不必考虑什么算法，以及如何实现等低级问题。第二节数字仿真软件系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院4、模型化图形组态阶段符合设计人员对基于模型图形化的描述。二、几种仿真软件1、PSPICE、ORCAD：通用的电子电路仿真软件，适合于元件级仿真。2、SYSTEMVIEW：系统级的

6、电路动态仿真软件3、MATLAB：具有强大的数值计算能力，包含各种工具箱，其程序不能脱离MATLAB环境而运行，所以严格讲，MATLAB不是一种计算机语言，而是一种高级的科学分析与计算软件。4、SIMULINK：是MATLAB附带的基于模型化图形组态的动态仿真环境。系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院早期的MATLAB的功能十分简单，当它作为免费软件出现以来，还是吸引了大批的使用者。CleveMoler和JohnLittle等人于1984年成立了一个名为TheMathWorks的公司TheMathWorks

7、公司于1992年推出了具有划时代意义的MATLAB4.0版本。系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院MATLAB目前已经成为控制界国际上最流行的软件，它除了传统的交互式编程之外，还提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、图像处理、方便的Windows编程等便利工具。此外，控制界很多学者将自己擅长的CAD方法用MATLAB加以实现，出现了大量的MATLAB配套工具箱。如控制界最流行的控制系统工具箱、系统辨识工具箱、鲁棒控制工具箱、多变量频域设计工具箱、µ分析与综合工具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、信号

8、处理工具箱、以及仿真环境Simulink。系统仿真与Matlab--广东工业大学自动化学院第三节仿真技术的应用与发展一、仿真技术在工程中的应用1、航空与航天工业飞行器设计中的三级仿真体系：纯数学模拟（软件）、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器。2、电力工业电力系统动态模型实验：电力系统负荷分配、