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“智能”交通信号灯模拟控制系统设计报告

“智能”交通信号灯模拟控制系统设计报告
“智能”交通信号灯模拟控制系统设计报告

1.在DVCC实验箱上,学习模拟交通灯控制的实现方法。

2.熟练掌握用定时器来控制时间。

3.掌握数码管的显示

“智能”交通信号灯模拟控制系统设计报告

一、课程设计的目的:

1.在DVCC实验箱上,学习模拟交通灯控制的实现方法。

2.熟练掌握用定时器来控制时间。

3.掌握数码管的显示

二、元件、器件

1. DVCC系列单片机防真实验系统

2. PC机

3. WD-5V稳压电源

三、内容描述

1. 分析交通管理

十字路口为南北走向与东西走向。需用到4组灯,每组要有红黄绿各一盏。初状态0为东西红灯,南北红灯。然后状态1东西绿灯通车,同时南北红灯暂停。延时一段时间之后,东西红灯、南北绿灯灭,同时黄灯闪几下。再转状态3,南北绿灯通车,东西红灯。过一段时间转状态4,南北绿灯、东西红灯灭,黄灯闪几秒。最后循环到状态1。(但由于实验箱上的端口有限,本实验只用了两组灯——东、南方向)

2.本实验同时用了数码管显示红灯的时间倒计时。在红黄绿灯转换是用了黄灯闪烁来提示。

3.智能控制

为了实现智能控制,本实验这增加了一个功能,即在任何时候有外部环境影响一定时间时(本程序设计成5秒)时东西方向自动切换成红灯,而南北方向则切换成绿灯,或者反

之。而这里的外部环境是如果南北方向绿灯,但没人通过‘1’,而此时东西为红灯但等待通过的人很多‘0’,如果这种状态保持一定时间(本程序设计成5秒)则两通行方向状态自动转换,由于实验设备有限本实验用两个开关来作为外不状态的控制。

3.资源的分配

东、南方向的绿黄红灯分别接单片机的p1.0~p1.5。显示部分是串行输出,所以接单片机的串行口p3.0、p3.1。另外外部影响的开关接p3.2、p3.2。

四、硬件电路设计及描述:

硬件部分直接利用DVCC仿真系统实现,本设计应用电路如下:

五、软件设计流程及描述:

六、实验程序:

;=======================================================

;作者:郭晶荣.何文烨

;时间:2006.03.22

;项目:交通灯智能控制

;功能简介:包括显示倒计绿灯和黄灯的时间,时间的延时完

; 全应用了定时器控制,还有自动切换红绿灯的功能

; r0控制绿灯时间,r6控制黄灯闪烁的次数及时间

; 闪一次为1秒,默认的r0为20秒,r6为3秒

;应用的端口:p1.0~~p1.6(控制交通灯)

; p3.0,p3.1 (串行口数据传送口)

; p3.2,p3.3 (外部干扰,一高一低时自动切换状态)

; ========================================================

org 0000h

ajmp start

org 000bh

ajmp tt0

org 0030h

start:

mov scon, #00h ;设定串行通信的模式为0

mov tmod,#01h ;设定定时器为工做方式1

setb ea ;打开中断

setb et0

mov th0,#3ch ;设定时器初直,定时0。1秒 mov tl0,#0afh

mov r2,#01h ;r2标志位,用于定时

mov p1,#0e4h ; 全部红灯

mov r0,#01h ;r0是绿灯的时间

acall yanxian ;延时1秒

main:

;状态1

mov p1,#0e1h ;东边绿灯

mov 65h,#01h ; 65h是判断是否有人的标志位 mov r0,#014h ;r0是设置绿灯亮的时间

acall yanxian ;保持绿灯亮,及显示倒计时

mov r6,#03h ;60h 为设置黄灯闪的次数

san1:

mov p1,#0d2h ;黄灯亮

mov 69h,#05h ;控制定时器时间 mov r2,#01h

acall huang ;黄灯闪次数的显示 acall ding ;闪烁的时间

mov p1,#00h ;黄灯灭

mov 69h,#05h

mov r2,#01h

acall ding

djnz r6, san1

;状态2

mov p1,#0cch ;南边绿灯

mov 65h,#00h ;标志位

mov r0,#14h

acall yanxian

mov r6,#03h

san3: mov p1,#0d2h

mov 69h,#05h

mov r2,#01h

acall huang

acall ding

mov p1,#00h

mov 69h,#05h

mov r2,#01h

acall ding

djnz r6,san3

ljmp main

;*************************************

;延时和显示程序

;*************************************

yanxian:

clr ti ;清t0益处标志

mov a,r0 ;进行BCD码的转化

mov 64h,#00h

mov r1,a

inc r1

loopp: mov r4,#00h

mov r3,#00h

mov r5,#08h

mov a,r0

loop: mov 69h,#10

clr c

rlc a

mov r3,a

mov a,r4

addc a,r4

da a

mov r4,a ;转化后的数据放入r4 mov a,r3

djnz r5,loop

mov a,r4 ;以下进行查表

anl a,#0fh

lp: mov dptr,#tab

movc a,@a+dptr

mov sbuf,a

s1: jnb ti,s1 ;判断是否发送完

clr ti

mov a,r4

swap a

anl a,#0fh

cjne a,#00h,lp2

mov a,#10h

lp2: movc a,@a+dptr

mov sbuf,a

s2: jnb ti,s2 ;判断是否发送完

dec r0 ;r0为显示的时间,即绿灯的时间 mov a,65h

cjne a,#01h,nan ;;判断是南还是东边红灯

jnb p3.2,ju ;判断是否一边高一边低

jb p3.3,ju

inc 64h ;64为计时标志

mov a,64h

cjne a,#05h,kk ;判断是否为5秒

mov 64h,#00h

ajmp over ;直接切换到另一边红灯

qing: mov 64h,#00h

nan:

jb p3.2,ju

jnb p3.3,ju

inc 64h

mov a,64h

cjne a,#05h,kk

mov 64h,#00h

ajmp over

ju: mov 64h,#00h

kk: mov r2,#01h

acall ding ;定时0,1秒

djnz r1,loopp

over: ret

;********** **************************

;启动定时器

;************************************

ding: mov th0,#3ch ;定时器初值,定时0。1秒

mov tl0,#0afh

setb tr0

pan : cjne r2,#00h,pan ;r2是定时标志,时间到为1否则是0 ret

;************************************

;定时中断子程序

;************************************

tt0:

mov th0,#3ch

mov tl0,#0afh

djnz 69h,out ;69控制0。1秒循环的次数 clr tr0 ; 关定时器

mov r2,#00h

out:

reti

;************************************

;黄灯控制显示及定时

;************************************

huang:

mov a,r6 ;r6是黄灯闪的次数

anl a,#0fh ;以下进行查表,送数据显示llp: mov dptr,#tab

movc a,@a+dptr

mov sbuf,a

ss1: jnb ti,ss1 ;判断是否发送完

clr ti

mov a,r6

swap a

anl a,#0fh

cjne a,#00h,llp2

mov a,#10h

llp2: movc a,@a+dptr

mov sbuf,a

ss2: jnb ti,ss2 ;判断是否发送

ret

TAB: DB 0fch,60h,0dah,0f2h,66h,0b6h,0beh,0e0h

DB 0feh,0f6h,0eeh,3eh,9ch,7ah,9eh,8eh,00h

END

七、实验总结

1.此次课程设计是在上学期《单片机原理及技术》的基础上进行的,整个实验设计过程相对比较熟悉,是把上学期学习的零碎的内容系统的再学习。

2.本实验的难点在与显示部分、计时部分、外加功能部分。其中显示用了串行口的知识,而计时则完全用定时器计时。

3.程序调试时,应该将各个功能的子程序、模块单独调试,提高调试的速度。

4.本实验要充分了解交通灯的实际运行规则,依照现实生活的应用进行设计。

八、参考文献

1.苏家键等编著,单片机原理与应用技术,高等教育出版社。

2. DVCC系列单片机仿真实验系统实验指导书。

3. DVCC系列单片机仿真实验系统实验指导书附录。

4.丁元杰主编,单片机原理与应用,机械工业出版社。

风力摆控制系统设计报告

大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统 学院: 计算机学院 项目:风力摆控制系统 负责人:王贤朝 指导老师:张保定 时间: 2017年5月20日

摘要 本系统采用K60开发板作为控制中心,与万向节、摆杆、直流风机(无刷 电机+扇叶)、激光头、反馈装置一起构成摆杆运动状态与风机速度分配的双闭 环调速系统。单片机输出可变的PWM波给电机调速器,控制4个方向上风机的风速,从而产生大小不同的力。利用加速度计模块MPU6050,准确测出摆杆移动的位置与中心点位置之间的关系,采样后反馈给单片机,使风机及时矫正,防止脱离运动轨迹。使用指南针模块判别方向,控制系统向指定方向偏移。控制方式采用PID算法,比例环节进行快速响应,积分环节实现无静差,微分环节减小超调,加快动态响应。从而使该系统具有良好的性能,能很好地实现自由摆运动、快速制动静止、画圆、指定方向偏移,具有很好地稳定性。 关键词:K60、空心杯电机、MPU6050、PID、无线蓝牙 目录 一、系统方案.............................................. 1.1 系统基本方案...................................... 1.1.1 控制方案设计................................ 1.1.2 机械结构方案设计............................ 1.2 各部分方案选择与论证 (1) 1.2.1电机选择 (1) 1.2.2 电机驱动的选择.............................. 1.2.3 摆杆与横杆的连接选择........................

控制系统仿真课程设计报告.

控制系统仿真课程设计 (2011级) 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2014年6月

控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真 一 设计目的 1.了解交流异步电机的原理,组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统; 3.掌握交流异步电机调速系统的调试步骤,方法及参数的整定。 二 设计及Matlab 仿真过程 异步电机工作在额定电压和额定频率下,仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下: 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===, 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===,此外,中间需要计算的参数如下: 21m s r L L L σ=-,r r r L T R =,22 2 s r r m t r R L R L R L +=,10N m TL =?。αβ坐标系状态方程: 其中,状态变量: 输入变量: 电磁转矩: 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-

过程控制系统课程设计报告报告实验报告

成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称:单容水箱液位过程控制 班级:2011级自动化过程控制方向 姓名: 学号:

目录 前言 一.过程控制概述 (2) 二.THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三.系统组成与工作原理 (5) (一)外部组成 (5) (二)输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) (三)其它模块和功能 (8) 四.调试过程 (9) (一)P调节 (9) (二)PI调节 (10) (三)PID调节 (11) 五.心得体会 (13)

前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求,工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群,建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入,面向全校相关专业,形成一定的规模优势,建立科学规范的训练和管理方法,使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识,并具备一定的实践动手能力。 其次,工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点,工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合,贯穿计算机技术应用,以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入,建设多层次的综合训练基地,使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时,熟悉综合技术内容,初步建立起“大工程”的意识,受到工业工程和环境保护方面的训练,并具备一定的实用技能。 第三,以创新训练计划为主线,依靠必要的软硬件环境,建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体,把对学生的创新意识和创新能力的培养,贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。

自动控制系统课程设计报告说明书

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文) 课程名称:自动控制理论课程设计 设计题目:直线一级倒立摆控制器设计 院系:电气学院电气工程系 班级: 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间:2016.6.6-2016.6.19 手机: 工业大学教务处

*注:此任务书由课程设计指导教师填写。

直线一级倒立摆控制器设计 摘要:采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性,运用根轨迹法设计了控制器,增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析,将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标,检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台,可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等,都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来,通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法,非常的直观、简便,在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性,许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象,不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象,了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法,掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡,光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡,计算机从运动控制卡中读取实时数据,确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等),并由运动控制卡来实现该控制决策,产生相应的控制量,使电机转动,通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。 图1 一级倒立摆结构示意图

自动温控系统项目设计报告

自动温控系统 本三级项目要求根据给定芯片设计一个自动温度采集、显示、报警、控制降温设备的应用系统。我们以8086微处理器为控制器,将直流电源模拟的温度信号送至A/D转换器,转换成数字量,8088CPU将其获取并转换成温度在数码管上显示,同时系统在温度超过限定值的情况下有报警和启动降温系统的功能。 关键词:温度数码管显示A/D转换 前言:温度测控系统是一个闭环反馈控制系统,它是用温度传感器将检测到的实际温度A/D 转换,送入计算机中,与设定值进行比较,得出偏差。对此偏差进行修正,从而实现对温度的控制[2]。温度测控系统在现实生产、生活中有着广泛的应用,如仓库存储、家禽养殖以及许多工业生产,都需要对环境温度进行监视和控制。 有一种采用模糊控制来设计温控系统,模糊控制技术是基于模糊集合理论发展起来的一门前沿高新技术,具有精度高,响应快,过度过程超调量小适应性强,控制规律简单等特点,应用日益广泛。 目前大多数温度控制系统都具有温度时延、控制精度不够、智能程度低等缺点,而单片机温控系统可以很好的运用于实际的生活和生产中,同时投入也不大,成本低,具有很好的实际运用价值,所以对于温度控制系统的研究单片机温控系统是个很好的典范,也是主要的发展方向,同时加入一些先进的控制整定技术可以使其控制的精度大大提高,对未来的发展有很大的意义。 在本次三级项目中我们预期的目标如下:温度控制系统能够在高温下启动声光报警的功能,并对于不同范围的高温启动不同转速的直流电机。但是在实现过程中,我们仅仅做了最基本的功能,报警与降温,对降温系统直流电机的转速也没有体现。 项目组分工: 正文 1、总体设计 1.1总体设计方案 总体要求:三级项目要求利用实验箱中的ADC0809、DAC0832、8253、8255等芯

控制系统仿真与设计实验报告

控制系统仿真与设计实验报告 姓名: 班级: 学号: 指导老师:刘峰 7.2.2控制系统的阶跃响应 一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应; 2.记录单位阶跃响应曲线; 3.掌握时间相应的一般方法; 二、实验内容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10)

键入程序,观察并记录阶跃响应曲线;录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率;记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间,并与理论值比较。 (1)实验程序如下: num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示: (2)再键入: damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下:

记录实际测取的峰值大小、峰值时间、过渡时间,并与理论计算值值比较 实际值理论值 峰值 1.3473 1.2975

峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352 +%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线:

(2)修改参数,分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示:

自动控制原理课程设计报告

成绩: 自动控制原理 课程设计报告 学生姓名:黄国盛 班级:工化144 学号:201421714406 指导老师:刘芹 设计时间:2016.11.28-2016.12.2

目录 1.设计任务与要求 (1) 2.设计方法及步骤 (1) 2.1系统的开环增益 (1) 2.2校正前的系统 (1) 2.2.1校正前系统的Bode图和阶跃响应曲线 (1) 2.2.2MATLAB程序 (2) 3.3校正方案选择和设计 (3) 3.3.1校正方案选择及结构图 (3) 3.3.2校正装置参数计算 (3) 3.3.3MATLAB程序 (4) 3.4校正后的系统 (4) 3.4.1校正后系统的Bode图和阶跃响应曲线 (4) 3.4.2MATLAB程序 (6) 3.5系统模拟电路图 (6) 3.5.1未校正系统模拟电路图 (6) 3.5.2校正后系统模拟电路图 (7) 3.5.3校正前、后系统阶跃响应曲线 (8) 4.课程设计小结和心得 (9) 5.参考文献 (10)

1.设计任务与要求 题目2:已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 ()() 00.51K G s s s =+用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务:用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计,使系统满足如下动态及静态性能 指标: (1)在单位斜坡信号作用下,系统的稳态误差0.05ss e rad <; (2)系统校正后,相位裕量45γ> 。 (3)截止频率6/c rad s ω>。 2.设计方法及步骤 2.1系统的开环增益 由稳态误差要求得:20≥K ,取20=K ;得s G 1s 5.0201)s(0.5s 20)s (20+=+=2.2校正前的系统 2.2.1校正前系统的Bode 图和阶跃响应曲线 图2.2.1-1校正前系统的Bode 图

DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真课程设计报告

课程设计(综合实验)报告 ( 2011-- 2012 年度第二学期) 名称:过程计算机控制系统 题目:DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真院系:控制与计算机工程学院 班级: 学号: 学生: 指导教师:朱耀春 设计周数:一周 成绩:

日期:2012 年 6 月20 日

一、 课程设计的目的与要求 1.设计目的 在计算机控制系统课程学习的基础上,加强学生的实际动手能力,通过对DDC 直接数字闭环控制的仿真加深对课程容的理解。 2.设计要求 本次课程设计通过多人合作完成DDC 直接数字闭环控制的仿真设计,学会A/D 、D/A 转换模块的使用。通过手动编写PID 运算式掌握数字PID 控制器的设计与整定的方法,并做出模拟计算机对象飞升特性曲线,熟练掌握DDC 单回路控制程序编制及调试方法。 二、 设计正文 1.设计思想 本课程设计利用Turboc2.1开发环境,通过手动编写C 语言程序完成PID 控制器的设计,A/D 、D/A 转换,绘出PID 阶跃响应曲线与被控对象动态特性曲线。整个设计程序模块包含了PID 配置模块,PLCD-780定时采样、定时输出模块,PID 手/自动切换模块(按键控制)及绘图显示模块。 设计中,通过设定合理的PID 参数,控制PLCD-780完成模拟计算机所搭接二阶惯性环节数据的采集,并通过绘图程序获得对象阶跃响应曲线。 2. 设计步骤 (1)前期准备工作 (1.1)配备微型计算机一台,系统软件Windows 98或DOS (不使用无直接I/O 能力的NT 或XP 系统), 装Turbo C 2.0/3.0集成开发环境软件; (1.2)配备模拟计算机一台(XMN-1型), 通用数据采集控制板一块(PLCD-780型); (1.3)复习Turboc2.0并参照说明书学习PLCD-780的使用 (2) PID 的设计 (2.1)PID 的离散化 理想微分PID 算法的传递函数形式为:??? ? ??++=s T s T K s G d i p 11)( 采用向后差分法对上式进行离散,得出其差分方程形式为: u[k]=u[k-1]+q0*e[2]+q1*e[1]+q2*e[0]; 其中各项系数为: q0=kp*(1+T/Ti+Td/T); q1=-kp*(1+2*Td/T);

温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告剖析

《MATLAB与控制系统仿真》 实验报告 班级: 学号: 姓名: 时间:2013 年 6 月

目录实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一)实验二 MATLAB环境的熟悉与基本运算(二)实验三 MATLAB语言的程序设计 实验四 MATLAB的图形绘制 实验五基于SIMULINK的系统仿真 实验六控制系统的频域与时域分析 实验七控制系统PID校正器设计法 实验八线性方程组求解及函数求极值

实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算(一) 一、实验目的 1.熟悉MATLAB开发环境 2.掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算 二、实验基本原理 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 2.掌握MA TLAB常用命令 表1 MA TLAB常用命令 3.MATLAB变量与运算符 3.1变量命名规则 3.2 MATLAB的各种常用运算符 表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符

| Or 逻辑或 ~ Not 逻辑非 Xor 逻辑异或 符号功能说明示例符号功能说明示例 :1:1:4;1:2:11 . ;分隔行.. ,分隔列… ()% 注释 [] 构成向量、矩阵!调用操作系统命令 {} 构成单元数组= 用于赋值 4.MATLAB的一维、二维数组的寻访 表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式 三、主要仪器设备及耗材 计算机 四.实验程序及结果 1、新建一个文件夹(自己的名字命名,在机器的最后一个盘符) 2、启动MATLAB,将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。 3、学习使用help命令。

过程控制系统综合设计报告

过程控制系统综合设计报告 班级: 姓名: 学号: 学期:

一、实验目的与要求 1.掌握DDC控制特点; 2.熟悉CS4100实验装置,掌握液位控制系统和温度控制系统构成; 3.熟悉智能仪表参数调整方法及各参数含义; 4.掌握由CS4100实验装置设计流量比值控制、液位串接控制、液位前馈反馈控制及四水箱解耦控制等设计方法; 5.掌握实验测定法建模,并以纯滞后水箱温度控制系统作为工程案例,掌握纯滞后水箱温度控制系统的建模,并用DDC控制方案完成控制算法的设计及系统调试。 以水箱流量比值控制、水箱液位串接控制、水箱液位前馈反馈控制及四水箱解耦控制为被被控对象,完成系统管路设计、电气线路设计、控制方案确定、系统调试、调试结果分析等过程的训练。以纯滞后水箱作为被控对象,以第二个水箱长滞后温度作为被控量,完成从实验测定法模型建立、管路设计、线路设计、控制方案确定、系统调试、结果分析等过程的训练。 具体要求为: 1)检索资料,熟悉传感器、执行器机械结构及工作原理。 2)熟悉CS4100过控实验装置的机械结构,进行管路设计及硬件接线; 3)掌握纯滞后水箱温度控制系统数学模型的建立方法,并建立数学模型; 4)掌握智能仪表参数调节方法; 5)进行控制方案设计,结合具体数学模型,计算系统所能达到性能指标,并通过仿真掌握控制参数的整定方法; 6)掌握系统联调的步骤方法,调试参数的记录方法,动态曲线的测定记录方法。记录实验数据,采用数值处理方法和相关软件对实验数据进行处理并加以分析,记录实验曲线,与理论分析结果对比,得出有意义的结论。 7)撰写实验设计报告、实验报告,具体要求见:(五)实践报告的内容与要求。 二、实验仪器设备与器件 1.CS4100过程控制实验装置 2.PC机(组态软件) 3.P909智能仪表若干

自动控制课程设计报告终结版

自动控制原理课程设计 专业: 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年01月11日

目录 控制系统超前校正 (2) 1.问题描述 (2) 1.1设计目的 (2) 1.2设计内容 (2) 1.3超前校正及其特性 (2) 1.4系统参数设计步骤 (4) 2.校正系统设计 (5) 2.1 控制系统的任务要求 (5) 2.2校正前系统分析 (5) 2.3 校正系统的设计与分析 (7) 2.4 校正前后系统比较 (10) 2.5 软件仿真 (11) 2.6 硬件实验模拟电路 (13) 2.7 部分分析题解答 (14)

3. 课程设计总结 (15) 参考文献 (16) 控制系统超前校正 1.问题描述 1.1设计目的 (1) 了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响; (2) 掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法; (3) 掌握串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术; (4) 掌握设计给定系统超前校正环节的方法,并用仿真技术验证校正环节理论设计的正确性。 (5) 掌握设计给定系统超前校正环节的方法,并模拟实验验证校正环节理论设计的正确性。 1.2设计内容 已知单位反馈控制系统的开环传递函数为: ()() ()11o K G s s as bs = ++ 设计超前校正装置,使校正后系统满足: 11,,%%v c K cs ds e ωσ--=≥≤ 1.3超前校正及其特性 超前校正就是在前向通道中串联传递函数为: ()11 ()()1 c C s aTs G s R s a Ts += =?+ (1-1) 通常 a 为分度系数,T 叫时间常数,由式(1-1)可知,采用无源超前网络进行串联校正 时,整个系统的开环增益要下降 a 倍,因此需要提高放大器增益交易补偿. 如果对无源超

风力摆控制系统设计报告

风力摆控制系统设计报 告 文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)

大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统 学院: 计算机学院 项目:风力摆控制系统 负责人:王贤朝 指导老师:张保定 时间: 2017年5月20日

摘要 本系统采用K60开发板作为控制中心,与万向节、摆杆、直流风机(无刷电机+扇叶)、激光头、反馈装置一起构成摆杆运动状态与风机速度分配的双闭环调速系统。单片机输出可变的PWM波给电机调速器,控制4个方向上风机的风速,从而产生大小不同的力。利用加速度计模块MPU6050,准确测出摆杆移动的位置与中心点位置之间的关系,采样后反馈给单片机,使风机及时矫正,防止脱离运动轨迹。使用指南针模块判别方向,控制系统向指定方向偏移。控制方式采用PID算法,比例环节进行快速响应,积分环节实现无静差,微分环节减小超调,加快动态响应。从而使该系统具有良好的性能,能很好地实现自由摆运动、快速制动静止、画圆、指定方向偏移,具有很好地稳定性。 关键词:K60、空心杯电机、MPU6050、PID、无线蓝牙 目录

风力摆控制系统(B题) 【本科组】 一、系统方案 系统基本方案 控制方案设计 为了实现题目要求我们采用K60单片机做为主控芯片,用加速度计陀螺仪模块MPU6050来计算角度和风机状态,用直流风机带动摆杆运动。当MPU6050检测到摆杆的角度时,可根据三角函数公式计算出摆杆现在距离中心的具体位置(方向、距离),单片机会控制PWM波的输出大小来控制风机的风速与方向,使摆杆达到在特定位置静止或按照一定的轨迹运动。当摆杆处于自然下垂状态时,给四个风机同时上电且风向都向外,此时摆杆仍处于受力平衡——静止状态。此时降低X轴上一个风机的转速,摆杆将会带动激光头在X轴上画一条直线,当达到一定的倾斜角度时,单片机可根据角度计算出此时距离中心的距离是否>=25cm,若达到要求后,此风机减速,X轴反方向上电机逐渐加速,恢复到初始速度,反方向做相同的运动。在此过程中,单片机做出A/D采样,Y轴方向方向风机随时做出矫正,防止发生轨迹偏移。 机械结构方案设计 由于摆杆长度(60cm~70cm)较长,且要求激光头在地面画出15cm~35cm的圆,所以要求横杆的距离要足够长。横杆长度较长加之摆杆重量较大,所以要求底座要有足够的重量来支撑整个系统。如果结构不稳或者重量不够,摆杆运动过程中将会产生倾倒或者抖动等现象,影响测试结果。于是,底座采用了“工”型结构,保证了整个系统的稳定性。摆杆材料方面,我们选用轻便的硬

控制系统仿真课程设计

控制系统仿真课程设计 (2010级) 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月

控制系统仿真课程设计(一) ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真,掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法,深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点,实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系,掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量,目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果,使蒸汽带水过多,若用此蒸汽推动汽轮机,会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢,严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低,水循环就会被破坏,引起水冷壁管的破裂,严重时会造成干锅,甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示,锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响,而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量(蒸汽流量)和给水流量,锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量,使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图

在给水流量及蒸汽负荷发生变化时,锅炉汽包水位会发生相应的变化,其分别对应的传递函数如下所示: (1)汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象,当给水增加时,一方面会使得汽包水位升高,另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,又会使得汽包中气泡减少,导致水位降低,两方面的因素结合,在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟,使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此,汽包水位在给水流量作用下,近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统,系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ (1.1) (2)汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下,当蒸汽流量突然增加时,瞬间会导致汽包压力的降低,使得汽包内水的沸腾突然加剧,水中气泡迅速增加,将整个水位抬高;而当蒸汽流量突然减小时,汽包内压力会瞬间增加,使得水面下汽包的容积变小,出现水位先下降后上升的现象,上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著,会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性,变化速度很快,变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比,也与压力变化速度成正比,系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ (1.2) 常用的锅炉水位控制方法有:单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量,显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节,构成前馈-反馈符合控制系统,可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性,并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此,可将给水流量信号引入,构成三冲量调节系统,如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器(主回路),FC 表示给水流量控制器(副回路),二者构成一个串级调节系统,在实现锅炉水位控制的同时,可以快速消除给水系统扰动影响;而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。

自动控制原理课程设计-倒立摆系统控制器设计

1 引言 支点在下,重心在上,恒不稳定的系统或装置的叫倒立摆。倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。 1.1 问题的提出 倒立摆系统按摆杆数量的不同,可分为一级,二级,三级倒立摆等,多级摆的摆杆之间属于自有连接(即无电动机或其他驱动设备)。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题:如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。通过对倒立摆的控制,用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。 倒立摆的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置,并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。当摆杆到达期望的位置后,系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。 1.2 倒立摆的控制方法 倒立摆系统的输入来自传感器的小车与摆杆的实际位置信号,与期望值进行比较后,通过控制算法得到控制量,再经数模转换驱动直流电机实现倒立摆的实时控制。直流电机通过皮带带动小车在固定的轨道上运动,摆杆的一端安装在小车上,能以此点为轴心使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。作用力u平行于铁轨的方向作用于小车,使杆绕小车上的轴在竖直平面内旋转,小车沿着水平铁轨运动。当没有作用力时,摆杆处于垂直的稳定的平衡位置(竖直向下)。为了使杆子摆动或者达到竖直向上的稳定,

需要给小车一个控制力,使其在轨道上被往前或朝后拉动。 本次设计中我们采用其中的牛顿-欧拉方法建立直线型一级倒立摆系统的数学模型,然后通过开环响应分析对该模型进行分析,并利用学习的古典控制理论和Matlab /Simulink仿真软件对系统进行控制器的设计,主要采用根轨迹法,频域法以及PID(比例-积分-微分)控制器进行模拟控制矫正。 2 直线倒立摆数学模型的建立 直线一级倒立摆由直线运动模块和一级摆体组件组成,是最常见的倒立摆之一,直线倒立摆是在直线运动模块上装有摆体组件,直线运动模块有一个自由度,小车可以沿导轨水平运动,在小车上装载不同的摆体组件。 系统建模可以分为两种:机理建模和实验建模。实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号,激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出,应用数学手段建立起系统的输入-输出关系。这里面包括输入信号的设计选取,输出信号的精确检测,数学算法的研究等等内容。 鉴于小车倒立摆系统是不稳定系统,实验建模存在一定的困难。因此,本文通过机理建模方法建立小车倒立摆的实际数学模型,可根据微分方程求解传递函数。 2.1 微分方程的推导(牛顿力学方法) 微分方程的推导在忽略了空气阻力和各种摩擦之后,可将直线一级倒立摆系统抽象成小车和匀质杆组成的系统,如图1所示。做以下假设: M小车质量m摆杆质量 b小车摩擦系数I 摆杆惯量

智能家居控制系统课程设计报告

XXXXXXXXXXXXXX 嵌入式系统原理及应用实践 —智能家居控制系统(无操作系统)学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 所在学院XXXXXXXXXXX 专业名称XXXXXXXXXXX 班级XXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXX 指导教师 成绩 XXXXXXXXXXXXX 二○XX年XX月

综合实训任务书 目录 前言 (1)

1 硬件设计 (1) ADC转换 (3) SSI控制数码管显示 (3) 按键和LED模块 (5) PWM驱动蜂鸣器 (6) 2 软件设计 (7) ADC模块 (7) ADC模块原理描述 (7) ADC模块程序设计流程图 (8) SSI 模块 (8) SSI模块原理描述 (9) SSI模块程序设计流程图 (10) 定时器模块 (10) 定时器模块原理描述 (10) 定时器模块流程图 (11) DS18B20模块 (11) DS18B20模块原理描述 (11) DS18B20模块程序设计流程图 (12) 按键模块 (13) 按键模块原理描述 (13) 按键模块程序设计流程图 (13) PWM模块 (13) PWM模块原理描述 (14) PWM模块程序设计流程图 (14) 主函数模块 (14) 主函数模块原理描述 (14) 主函数模块程序设计流程图 (15) 3.验证结果 (15) 操作步骤和结果描述 (15) 总结 (16)

智能家居控制系统设计 前言 当前,随着科学技术的发展,计算机、嵌入式系统和网络通信技术逐步深入到各个领域,使得住宅和家用电器设备网络化和智能化,智能家居已经开始出现在人们的生活中。智能家居控制系统(smarthome control systems,简称SCS)。它以住宅为平台,家居电器及家电设备为主要控制对象,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施进行高效集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统,提升家居智能、安全、便利、舒适,并实现环保节能的综合智能家居网络控制系统平台。智能家居控制系统是智能家居核心,是智能家居控制功能实现的基础。 通过家居智能化技术,实现家庭中各种与信息技术相关的通讯设备、家用电器和家庭安防装置网络化,通过嵌入式家庭网关连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地的监控和家庭事务管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。家居智能化所提供的是一个家居智能化系统的高度安全性、生活舒适性和通讯快捷性的信息化与自动化居住空间,从而满足21世纪新秀社会中人们追求的便利和快节奏的工作方式,以及与外部世界保持安全开放的舒适生活环境。本文以智能家居广阔的市场需求为基础,选取智能家居控制系统为研究对象。 1 硬件设计 本系统是典型的嵌入式技术应用于测控系统,以嵌入式为开发平台,系统以32位单片机LM3S8962为主控制器对各传感器数据进行采集,经过分析后去控制各执行设备。 硬件电路部分为:微控制器最小系统电路、数据采集电路(光敏电路、温度传感器、霍尔传感器)、输出控制电路(继电器、蜂鸣器、发光二极管)和八位LED数码管显示组成。LM3S8962布局如图1-1所示,LM3S8962核心板外围电路如图1-2所示。 图 LM3S8962布局图

控制系统设计与仿真实验报告

阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根 控制系统设计与仿真上机实验报告 学院:自动化学院 班级:自动化 姓名: 学号: 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸收都不可耻。. 阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根 一、第一次上机任务 1、熟悉matlab软件的运行环境,包括命令窗体,workspace等,熟悉绘图命令。 2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激

下响应的数值解。 2?,??n10?0.5,??(s)G n22?????2ss nn3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。 2?,,??5T?n100.5,???Gs)( n22???1)?s(?2s)(Ts?nn4、自学OED45指令用法,并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。 程序代码如下: 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸收都不可耻。. 阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根

;曲线如下: 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸收都不可耻。.阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根

法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸收都不可耻。.阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根

法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸收都不可耻。. 阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根 二、第二次上机任务 试用simulink方法解微分方程,并封装模块,输出为。得到各、1x i 状态变量的时间序列,以及相平面上的吸引子。 ?x?x??xx?3121? ??xx?x???322 ??xx?xx??x??32321参数入口为的值以及的初值。(其中,以及??????x28?10,?8/,,3,?i1模块输入是输出量的微分。)初值分别为提示:0.001xxx?0,?0,?312s:Simulink

风力摆控制系统设计报告

2015 全国大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统(B题) 【本科组】 2015年8月15日

摘要:本设计是基于STM32F103VE单片机为核心的简易风力摆控制系统,该系统由电源供电模块,直流风机及驱动模块、角度检测模块、信息处理模块、继电器及驱动模块、蜂鸣指示模块和液晶显示模块构成。STM32F103VE通过改变PWM占空比来实现对直流风机速度及方向的控制,该风力摆控制系统能够实现题目要求,简单做直线运动、复杂做圆周运动。 关键字:风力摆角度传感器单片机自动控制系统 一.方案论证: 1.系统结构 1)机械结构如图1所示。 一长约67cm的吸管上端用万向节固定在支架上,下方悬挂4只直流风机,中间安装陀螺仪,构成一风力摆。风力摆下安装一向下的激光笔,静止时,激光笔下端距离地面18cm。 图 1 2)测控电路结构 测控电路结构如图2所示。 编码器按键

图2 2.方案比较与选择 其实整体电路架构上图已经给定,主要是几个关键部分————直流风机选型及架构、直流风机驱动电路、传感器、主控芯片选择,我们分析如下: 1)直流风机的选型 方案一:采样大电流成品直流风机,虽然风力够大,但驱动多个风机所需电流过大,单个电源难以满足要求,而且比较重,多个电机使得惯性过大难以控制。鉴于以上两点,弃用。 方案二:采用小型高速电机加螺旋桨自制直流风机,风力大,体积小,质量轻,而且性价比高。 风力摆控制系统风机质量轻,减小惯性,容易起摆;风力大,风速控制范围大,摆动角度大;体积小,减少外部的干扰;鉴于以上几点,本设计采用方案二。 STM32微处理器 角度传感器 直流风机 电机驱动电路 风机供电 OLED 液晶显示 蜂鸣器

自动控制原理课程设计报告

自控课程设计课程设计(论文) 设计(论文)题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计(论文)成绩

单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G (ksm7) 1、画出未校正系统的根轨迹图,分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正,要求校正后的系统满足指标: (1)在单位斜坡信号输入下,系统的速度误差系数=10。 (2)相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 (3)系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前,校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图,并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型,在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节,观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响(自由发挥)。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹,它是开环系统某一参数从0变为无穷时,闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1)、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点,终于开环零点;本题中无零点,极点为:0、-1、-2 。故起于0、-1、-2,终于无穷处。 2)、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等,连续并且对称于实轴;本题中分支数为3条。

控制系统仿真课程设计

控制系统数字仿真课程设计 1.课程设计应达到的目的 1、通过Matlab仿真熟悉课程设计的基本流程; 2、掌握控制系统的数学建模及传递函数的构造; 3、掌握控制系统性能的根轨迹分析; 4、学会分析系统的性能指标; 2.课程设计题目及要求 设计要求 1、进行系统总体设计,画出原理框图。(按给出的形式,自行构造数学模型,构造成1 个零点,三个极点的三阶系统,主导极点是一对共轭复根) G(s)=10(s+2)/(s+1)(s2+2s+6) 2、构造系统传递函数,利用MATLAB绘画系统的开环和闭环零极点图;(分别得 到闭环和开环的零极点图)参考课本P149页例题4-30 clear; num = [10,20]; den =[1 3 8 6]; pzmap(num,den) 3、利用MATLAB绘画根轨迹图,分析系统随着根轨迹增益变化的性能。并估算超 调量=16.3%时的K值(计算得到)。参考课本P149页例题4-31 clear num=[10,20]; den=[1 3 8 6]; sys=tf(num,den); rlocus(sys) hold on jjx(sys); s=jjx(sys); [k,Wcg]=imwk(sys)

set(findobj('marker','x'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); set(findobj('marker','o'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); function s=jjx(sys) sys=tf(sys); num=sys.num{1}; den=sys.den{1}; p=roots(den); z=roots(num); n=length(p); m=length(z); if n>m s=(sum(p)-sum(z))/(n-m) sd=[]; if nargout<1 for i=1:n-m sd=[sd,s] end sysa=zpk([],sd,1); hold on; [r,k]=rlocus(sysa); for i=1:n-m plot(real(r(i,:)),imag(r(i,:)),'k:'); end end else disp; s=[]; end function [k,wcg]=imwk(sys) sys=tf(sys) num=sys.num{1} den=sys.den{1}; asys=allmargin(sys); wcg=asys.GMFrequency; k=asys. GainMargin;

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