matlab在自动控制原理中的应用

Matlab 在自动控制原理中的应用Matlab 在自动控制原理中的应用 摘 要：把 MATLAB 控制系统工具箱（control systems toolbox）和仿真环境 SIMULINK 运用到《自动控制原理》的教学中，很好的解决了这门课中实际的数据计算、图形绘制、性能指标求取以及系统校正与设计等技术问题，把学生从繁琐的数学计算过程中解放出来，用图形表示系统动态响应过程和稳态响应过程，结果直观易于分析，提高学生对该门课的兴趣，加深学生对自动控制系统工作原理的理解和领悟，为以后专业课程的学习打下坚实的基础。 关键词：MATLAB；自动控制系统；系统响应；系统设计 0 引言 高职院校的学生重在强化职业技能的培育，而《自动控制原理》这门课程中除了讲解控制系统的工作原理外，控制系统的模型是一个非常重要的环节，对控制系统性能进行定量的计算和分析，离不开控制系统的数学模型，涉及到对微分方程数学模型的求解，用到 Laplace 变换及反变换，对系统响应超调量、上升时间、调节时间、峰值的求取，都要用到繁琐的数学计算，对系统时域或者频域稳定性的分析，绘制 Naquist 曲线和 Bode 图以及系统的校正与设计，假如全靠手工计算数据，手工绘图的话，费时费劲，有时还得不到准确的数据和图像。 MATLAB 是 Mathworks 公司开发的一种集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的功能强大、操作简单的优秀工程计算应用软件。MATLAB 不仅可以处理代数问题和数值分析问题，而且还具有强大的图形处理及仿真模拟等功能。 1 MATLAB 在控制系统建模中的应用 MATLAB 是国际控制界目前使用最广的工具软件，几乎所有的控制理论与应用分支中都有 MATLAB 工具箱。这里结合自动控制理论的基本内容，采纳控制系统工具箱（Control Systems Toolbox）和仿真环境（Simulink），体会 MATLAB 的应用。 1.1 用 MATLAB 建立传递函数模型 1.1.1 反馈系统结构图模型 图 1 反馈系统结构图 设反馈系统结构图如图 1 所示。控制系统工具箱中提供了feedback（）函数，用来求取反馈连接下总的系统模型，该函数调用格式为：G=feedback（G1，G2，sign）。 1.1.2 Simulink 建模方法 在一些实际应用中，假如系统的结构过于复杂，不适合用前面介绍的方法建模。在这种情况下，功能完善的 Simulink 程序可以用来建立新的数学模型。 典型二阶系统的结构图如图 2 所示。用 SIMULINK 对系统进行仿真分析。 图 2 典型的二阶系统结构...