基于MATLAB控制系统的设计分析及设计教学大纲

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1、基于MATLAB的控制系统分析与设计课程编码：202938课程英文译名：ControlSystemanalysisandDesignbasedonMATLAB课程类别：学科基础选修课开课对象：测控技术与仪器、机械工程及自动化学分：2学分；总学时：32学时；理论课学时：28学时；上机学时：4学时先修课程：自动控制原理教材：控制系统设计与仿真，李宜达，清华大学，2004参考书：【1】基于MATLAB的系统分析与设计，楼天顺，西安电子科技大学出版社【2】精通MATLAB6.5版，张志涌，北京航空航天大学出版社一、课程的性质、目的和任务《基于MAT

2、LAB的控制系统分析与设计》是测控技术及仪器、机械工程及自动化等专业一门学科基础选修课。MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。通过本课程的学习，使学生初步掌握MATLAB的使用，并应用MATLAB进行形象、直观的计算机模拟与仿真实现，加深对控制系统的设计、分析与仿真的理解，使学生从基本理论过渡到实际应用。二、课程的基本要求1、初步掌握MATLAB/SIMULINK的数值计算功能2、初步掌握MATLAB/SIMULINK建构模型的方法3、初步掌握

3、应用MATLAB/SIMULINK实现控制系统时域分析、仿真4、初步掌握应用MATLAB/SIMULINK实现控制系统频域分析、仿真三、课程的基本内容及学时分配第1章概论（1学时）l.1控制系统简介1.2MATLAB/SIMULINK简介1.3系统需求l.4MATLAB的基本使用方法第1部分SIMULINK第2章快速开始（1学时）2.1如何开始2.2一个简单的模型2.3快速上手2.4另一个简单模型2.54PID控制器模型第3章建构模型（4学时）3.1建构新模型3.2编辑已存在的模型3.3选择对象3.4在个同窗口间复制或移动模块3.5在模型窗

4、口中移动模块3.6在模型窗口中复制模块3.7设置模块的参数3.8删除模块3.9改变模块的放置方向3.10改变模块图标的形状大小3.11修改模块的名称3.12输入值与参数值的标量扩展（ScalarExpansion）3.13在模块间连接线段3.14删除线段3.15移动线段3.16移动顶点3.17分割直线段3.18生成子系统（Subsystem）第4章仿真与分析（2学时）4.1简介4.2仿真4.3离散时间系统4.4线性化4.5平衡点的决定第5章自定义模块（1学时）5.1简介5.2Masking程序概述5.3生成一个Masked模块5.4另一个例

5、子5.5S函数5.6一个完整的例子第6章模块解析（4学时）6.1Sources模块库6.2Sinks模块库6.3Continuous模块库6.4Discrete模块库6.5Math模块库6.6Functions＆Tables模块库6.74Nonlinear模块库6.8Signals＆Systems模块库6.9Subsystems模块库第2部分控制系统第7章动态系统模型的创建（1学时）7.1引言7.2机械系统7.3电路系统7.4电机械系统第8章时域响应分析法（3学时）8.1引言8.2时域响应8.3根轨迹分析第9章频域响应分析法（3学时）9.1

6、引言9.2波德图9.3奈奎斯特图9.4相对稳定性9.5标准二阶系统频率响应9.6尼可士图第10章控制器设计（2学时）10.1引言10.2PID控制器10.3PID控制器的积分终结10.4相位超前补偿器10.5相位滞后补偿器10.6相位滞后-超前补偿器第11章状态空间设计法（2学时）11.1引言11.2可控性与可观测性11.3极点放置设计11.4观测器设计11.5线性二次最佳控制器设计第12章离散时间控制系统（2学时）12.1引言12.24连续系统的离散化12.3时域分析12.4频域分析12.5自动引导车系统第13章LTIViewer（1学时

7、）13.1简介13.2直流伺服电机模型13.3显示多个模型的响应图形13.4多输入多输出模型响应13.5SimulinkLTIViewer第14章SISODesignTool（1学时）14.1简介14.2直流伺服电机模型14.3增加积分器14.4增加超前（领先）网络14.5凹陷滤波器四、课内实验安排序号实验项目学时类型每组人数基本教学要求1直流伺服电机控制系统模型分析及仿真4课内2熟悉MATLAB上机环境、初步掌握应用SIMULINK进行控制系统分析、模拟与仿真的方法2五、习题及课外教学要求每章节布置相应的习题或思考题要求学生课外多上机练习

8、六、考核方式及成绩评定考查，平时30%，实验20%，考试50%拟稿人：周见行审定人：高红俐4