摘要
本课题主要研究的是针对室内灯光的自动控制展开研究，提出了室内灯光控制的具体原理以及它的具体设计思路，提出了基于室内灯光控制系统的详细设计详细内容，在研究该课题的途中努力学习了智能室内灯光控制系统的硬件设备以及相应的软件。本研究以STC89C52单片机为主要操作核心，本研究采用了光敏三极管做为对外界自然光线的强度来进行详细检测，采用热红外人体传感器检测教室有没人进出；再根据本控制系统对外界自然光信号与人体存在的红外信号采取的智能判断，以及对室内需要合理打开灯的条件，以完成对室内照明回路智能控制，从而以达到合理节约利用电能的目的。此外，采用了LCD液晶显示器以用来显示室人数。本研究主要采用的结构为模块化设计，具有简单，体积小等很多优点，以用来满足本研究达到室内灯光控制系统的要求。
[关键词] :STC89C52；热红外人体传感器；光敏三极管；自动控制；
Abstract
The design analyzes the principle and realization method of the classroom light automatic control, and puts forward the classroom lighting design idea of automatic control system, and on this basis to develop the intelligent control system hardware and corresponding software through researching on automatic control method for classroom lighting. This study adopted the light activated triode as to outside natural light intensity to a detailed inspection; According to the control system’s intelligent judgment of the environmental light signal and the human existence signal, as well as to the classroom reasonable conditions, opening the lamp to complete automatic control of the classroom lighting circuit, so as to achieve the purpose of saving electricity，to meet the requirements of this study to the indoor lighting control system.
Key words: STC89C52; pyroelectric infrared sensor; automatic control; light activated triode
目录
第1章绪论 (4)
1.1课题钻研的背景及意义 (4)
1.2课题研究的内容 (5)
第2章系统总体分析 (7)
2.1系统整体分析 (7)
2.2设计中遇到的问题 (7)
第3章系统硬件设计 (9)
3.1系统硬件核心 (9)
3.2系统主要电路 (10)
3.2.1系统主控电路 (10)
3.2.2自然光采集电路 (11)
3.2.3热红外人体传感器电路 (12)
3.2.4系统时钟电路 (13)
3.2.6灯控模拟电路 (15)
3.2.7LCD1显示电路 (15)
第4章系统软件设计 (16)
4.1系统主程序设计 (16)
4.2系统子程序设计 (17)
4.2.1红外人体传感器模块 (17)
4.2.2自然光采集模块 (18)
4.2.3时钟模块 (19)
4.2.4LCD显示模块 (20)
第5章系统调试与仿真 (21)
5.1仿真软件 (21)
5.2仿真注意事项与方法 (23)
5.3仿真结果 (23)
总结 (27)
参考文献 (29)
附录 (30)
附录一系统硬件仿真电路及原理图如下 (30)
附录二源程序如下 (31)
致谢 (38)
第1章绪论
1.1课题钻研的背景及意义
在如今的现实生活中，环境保护和能源的枯竭问题一直困扰着人们。在过去的19世纪乃至追寻到很久之前的时间里，人类为了生存而对大自然做出了掠夺式的抢夺资源，造成了现在世界中能源短缺，上世纪一流的污染问题还没有解决。而我国作为一个在发展中国家的代表人物，经济发展与能源枯竭而引发的矛盾日益增生，而本系统是为了室内灯光控制系统，作为一个能够根据外界光线的强度来控制室内灯光的亮度或者亮灯个数的多少，能够实现人来灯亮人走灯灭，完成自动调节灯光的作用，已完成节能的目的。
在各个高校中，教室是一个很普遍的学生喜与教师教学的场所，随着各个高校的扩建以及高校的普遍，在高校中，经常会发生教室内一个人都没有，但是教室内的灯还亮着，或者教室内确实有人，但是灯光的强度太强学生们在学习的过程中国也感觉到很不舒服，学习效率下降，没有人的情况下，照明系统还处于工作状态，这种情况就会造成能源的大量流失以及浪费。因此，节能就会显得尤为重要，这样才能提高教室内照明系统的效率。高校在节能的情况下才会有更多的资源去为学生们谋取更多的福利，才能让学生们专心致志的努力学习，为了自身的强大而努力。
目前，对于智能灯光控制，国内外已经在各个地方开始实现这个功能，但是有关于室内灯光控制系统类型的智能控制系统却很少，随着高校的越来越多，规模也越来越大，学生也越来越多，所需要的教室也越来越多，教室内的灯光浪费现象越来越严重，电能也浪费的越来越多，但是，随着现代化与智能化的程度的越来越高，智能家居的普及也越来越高，随着计算机技术的普及，灯光的控制也越来越多资多彩，也在朝着智能化和自动化的方向发展，为室内灯光控制系统的出现创造了便捷的条件，随着能源的日益减少，开发出一款智能化的室内灯光控制系统已经迫在眉睫，是实现现代化智能化的重要的一环，是具有跨时代的重要意义。
由于我国多年来经济的持续发展，能源危机日益剧烈，虽然我国作为一个大国，但是又是人口基数过多，所以人均能源亮很少，平均产值的资源的消耗远远高于发达国家，能源问题对我国的发展至关重要，由于储量人均不足，能源已变成制约我国经济发展的重要问题。从2005年到现在的2015年，新增的照明用电远
远超过预期，而对于各个高校来说，教室的用电量占了很大的一笔重要输出，其照明系统约占到各个高校总用电量的40%左右，由此可见，在保证各个高校内教室灯光的照明质量的前提下，对教室内灯光进行智能控制迫在眉睫，其所能实现的经济效益和应有的节能效果都是相当的可观的，所以努力地开发室内灯光控制系统已经不容懈怠了。
在我国的城市规划中，早已经将智能化灯光和绿色灯光当做重点来规划，本规划的主要选择方向是为了消除环境污染与废旧材料能源的回收等问题，着重强调了绿色灯光的问题，以及节能减排等维护环境的智能化设计，且室内灯光控制系统走在前列，说明我国已经将减少照明消耗绿色照明已经当做头等大事。舍内灯光控制系统的研究已经在逐步的发展。目前我国用在纯照明系统上的电量约占到全世界总量的13%左右，而要使我国采用高效的节能减排的绿色照明系统将比传统照明系统节约60%-80%的电量，如今，首都北京正在努力推广效率照明系统的工程，推出了很多应用于照明系统的节能减排的大部分节能电器已经投入使用。而在我国的各个高校中节能的意识也正在努力地潜移默化的影响着学子，但是由于普宾得学生在高效节能这一方面的意识还是不够强烈，照明系统浪费的现象还是十分的严重，比如在光线足够强的教室内依然坚挺这的室内灯光，上完课了学生们都走了，还在努力工作着的卑微的灯泡。且各个高校节能减排的详细规划依然没有提上文件，室内的灯光依然有着教工手动控制，且因为教室数量巨大，教工也会走神，这样就造成了大批量的照明系统的点亮的浪费。
1.2课题研究的内容
本设计主要要求的主要内容包括控制模块和显示模块以及收集模块，本设计使用了光敏三极管作为本设计与外界的联系探头，以对外界自然光显得强弱来进行数据收集，然后将在外界收集到的光强的光信号本设计要求包括收集数据模块、显示模块、控制模块。本设计采用光敏三极管做为探头，以对自然光线的强弱进行收集。将收集到的自然光强度输送给控制核心STC89C52单片机来进行处理；用热红外人体传感器检测室内有没有人进出，通过程序的的设定，在LCD1显示器上显示室内的人数，再根据室内人数来决定需要灯的数量。
本设计的主要技术有以下：
（1）在正常自然环境下打开数据收集仪器，假如外界自然光线比较强，无论有无人进入室内，都不会打开灯；要是外界自然光线较弱，那就根据进入室内的人数来选择需要打开灯的数量。
（2）在自动控制的时候在正常的工作状态下，在室内的前后门各需放置一个热红外人体传感器模块，以检测有没人进出室内。
（3）需要能够控制显示器LCD1的显示人数。
（4）在手动控制能够通过按键开光控制室内进出的人数。
（5）室内灯光控制系统一样平常需要安置在室内没有被电灯直接照耀的位置而且热红外人体传感器安置时需要一人体与热感应电源标的目的感应器相互垂直如许才可以使人难以解决的存在的灯光信号收集才会加倍活络而且靠得住，另外还要尽量避免因外界热风直接吹向传感器而产生的干扰。
第2章系统总体分析
2.1系统整体分析
本设计所研究的室内灯光控制系统的设计，以外界自然光线强度与教室人数作为基本输入参数，同时结合对STC89C52所设计单片机的硬件进行控制，以用来实现室内灯光的自由控制。
但是当外界的自然光光强度较强，外界环境光线很好的时候，无论室内有无人，有多少人，教室内的灯光都不会亮，不然就会造成资源的浪费，而当外界自然光线的强度较弱的时候，才会根据进入教室内部的人数来确认到底需要打开多少灯光，需要打开哪部分的灯光。
本设计利用开关K4模拟光敏三极管采集到的自然光强度对控制系统进行控制，当K4按下表示外界光很强，灯都不亮，相反就根据室内人数来开灯；使用按键开关K1与K2来模拟热红外人体传感器所检测到的室内人数，即K1按键表示有人进入，K2按键表示有人出去，通过控制K1和K2以及对单片机上的软件代码来实现进出室内的人数，并在液晶显示器LCD1上显示室内已有人数，通过之前对单片机的代码设定来决定开灯的数量，当室内没有时所有灯全灭。
本计划的室灯光控制系统首要分为硬件与软件两部分。硬件设计是本系统的的条件，是本计划履行的根本，并且为软件部分提供了代码与法式运行的根本骨架。软件设计以对硬件部分为基础，加以采集、编程、模拟，以实现设计之前所希望系统能达到预期。经由过程对硬件和软件共同，而且对外界大概呈现的滋扰举行消倪或替代，以实现本设计的终极目的为方针。
此外，为了预防室内学生因学习时间较长而休息时间不足的问题，本设计附加设计了时钟电路以及超时报警电路，在液晶显示器LCD1上会显示当前的当地时间，当时间为22点整时本设计会报警，提醒已经很晚了，要注意休息，报警系统在20S之后自动关闭。
2.2设计中遇到的问题
在本研究中所遇到的问题如下：
(1) 怎么将自然光线的光信号转换为电信号的收集题目；
(2) 液晶显示器LCD1上的表现人数的表现问题；
(3) 怎么用热红外人体传感器来转换外单片机可用参数；
(4) 怎么用按键取代感应器或者取代光敏电阻。
第3章系统硬件设计
3.1系统硬件核心
在本设计中，设计的主要控制模块的重要核心是以STC89C52单片机为主控核心然后再由按钮代替的光敏三极管组成的外界自然光光强采集电路与热红外人体传感器所组成的室内人数的采集电路作为主要的信息收集模块，再由液晶显示器LCD1所构成的显示区域。
本设计主要分为四大控制核心，主要的内容有：灯控制区、显示区、存储区、以及最重要的芯片等。
本课题的主要研究硬件结构图如下图1所示。
。
图1 硬件图
3.2系统主要电路
3.2.1系统主控电路
在本设计中STC89C52型单片机作为设计的主控单元，如下图3.1为最小单元模块。
图3.1 单片机最小系统模块
STC公司出品的STC89C52是一种高能低耗的CMOS8位的微型控制器，在其内部有着系统在道可编程的Flash存储器，存储器是为8K字节的，该芯片使用的是MCS-51内核经典内核，相比老式的传统单片机51类型的做出了很大的改进，加入了很多51单片的所没有的很多功能。
单片机详细分配情况如下表1所示。
表1 接口分配
3.2.2自然光采集电路
自然光的采集作为本设计的主要参数之一，其主要的思想就是要将在外界采集到的自然光信号转变为能被单片机识别的电信号。
光敏电阻是一种能够实现将光信号变为电信号的电阻，而且光敏三极管对光信号的灵敏度要远远高于光敏二极管，因此，采用光敏三极管采集自然光比较好。光敏三极管采用半导体的工艺制作成的半导体管。当有较强的光照射在基区时，产生的I增大，成为光电流，而光电流的大小随着外界光照强度的增强而增强，于是在相对应的负载电阻上就会采集到随着外界光照强度变化而随之变化的电信号。
由于本系统是在proteus 7.4a中仿真，在仿真的时候用按键开关K4来控制显示中的外界自然光的强度，或者说来控制是白天还是晚上。当外界光强时，相当于K4闭合时；当外界光弱时，开关K4打开。
图3.3环境光采集模拟电路
3.2.3热红外人体传感器电路
热红外人体感应器是一种即使人体在静止的状态下依然会被它探测出来的一种红外探测感应器，主要的组成单位主要有感光电子元件与透镜之类的，应为无论不管室内存在的是人体在移动还是在或者不动的情况下，都会在感光元件之间产生一定量的极化压差，感光电路会发出有人走过来的识别信号的东西，以达到可以探测人体的目的。此热红外人体感应器可应到感应人体的控制范围之内，实现红外控制与防盗于一体化。
使用热红外人体感应器时，一定要注意要尽量避免强烈灯光的直面照射，也不能直接对着暖气片或者其他的发热源以免破坏热红外感应器的参数以及其他的内容，避免因外界环境温度的强烈的变化而造成的参数误报或者一些不必要的数据或者参数的错误，而且传感器的表面也不要用手摸，因为手有温度，是热源，
会影响数据的参数，还要避免尘土之类的灵敏度，还要特别注意热红外传感器所对的方向，要避免人来人往的外部地方。
本计划考虑到尝试前提，只是在仿真软件中的仿真，是用按键开关来控制进出教室内的人数。其模块电路如图3.4所示。
图3.4 按键电路
3.2.4系统时钟电路
因考虑到具体的实际需要，本系统还增加了对时间上的控制，以能合理的控制或安排学生在室内的的作息时间，预防学生因学习忘记了回宿舍的时间，当时间超过了晚上22点时，缴入教室还有人就应提醒学生或者老师要注意休息，为此，本系统设计了时钟电路用来显示时间并报警提示到了休息时间了。
本系统采用的时钟控制芯片为DS1302。
图3.5 DS1302的详细引脚图
表2 DS1302的引脚功能
对I/O口而言，再节制输入下一个时钟的上升指令的时辰，将上升的数据输入到DS1302中，输入的数据将会被输入到低位，将会从初始的位置起头。同理，在紧随其后的8位的控制指令的字节的下一个脉冲指令的下降数据就会读出DS1302中的刚才所输入的数据，但是的输出的数据依然将会从低位依次到高位依次输出。
图3.6 系统时钟电路
3.2.6灯控模拟电路
本系统因不是实际的操作，因此，采用两个红色LED指示灯D2和D3模拟。当外界环境自然光的强度很大时，D2和D3均不亮；当外界自然光光强弱时，人数在10个或以下时只有D2灯亮，要是在教室内不得人数超过了10个人D2、D3全亮。在灯控区的模拟电路如下图3.11所示。
图3.11 灯控区模拟电路
3.2.7LCD1显示电路
本系统采用液晶显示器LCD显示所需要数据，其电路图模块如图3.12所示。
图3.12 显示电路模块电路图
第4章系统软件设计
4.1系统主程序设计
本计划中的软件设计的主要内容主要有四部分组成：环境光采集模块、LCD1液晶显示器模块、外界环境光光强的采集模块与时钟控制电路模块这四部分组成。在这四部分中外界环境光的采集与外界模块是通过按钮来在仿真图上面实现模拟的。
主要的内容有以下：液晶显示屏LCD1上面会显示系统时间TIM与室内人数NUM,而室内灯光的控制就会根据外界自然光强度的光强大小与进入室内的人数来控制灯光的自由关闭。但外界的自然光强度较强时，所有的灯都不会亮，以免造成电量的浪费，但外界的自然光强度光强较弱时，并且进入室内的人数没有超过10人或者只有10人时，教室会亮一半灯，当外界自然光强度光强较弱并且进入室内的人数大于10人时，教室内的所有灯全部会打开。
本计划中的主程序的流程图如下图4.1所示。有关系统软件的C语言程序见附录。
图4.1主程序的流程图
4.2系统子程序设计
4.2.1红外人体传感器模块
在本系统中，本系统会利用按钮开关K1、K2来模拟红外人体传感器以用来采集室内人数，当外界自然光的光强度较弱的时候，而且在当室内的人数在十人以下或着只有十人时系统只会亮一个灯，而当室内的人数在十人以上时系统中的两灯全亮。它的主要的程序的流程图如下图4.2所示。
图4.2 红外传感器检测模块流程图
4.2.2自然光采集模块
本计划利用按钮开关K4模拟光敏三极管，当K4按下，外界自然光的强度较强，表示外界环境光较强，所有灯都不会亮；当K4松开，表示外界环境光较弱，此时灯按需求亮。外界自然光模块的流程图如图4.3所示。
图4.3自然光采集模块流程图
4.2.3时钟模块
在本系统中，本计划采用的是DS1302芯片以用来控制时钟电路模块，其主要的内容是按照编写程序的要求来显示时分秒。但是一定要注意在读取DS1302时，读取出的数据同样要为BCD码，因此，在进行给DS1320芯片中进行书写操作时，写入芯片的数据也必须要为BCD码，因此，在数据的写入和读出的时候一定要进行非常必要的数据之间的和进制之间的必要转换，以方便系统能够在与其他的外部数据进行相连接的时候相对应，在本系统中液晶显示器LCD1的显示是十进制的数字，所以一定要奖惩学设计时的十六进制或者二进制的数据转变为十进制。时钟模块程序的流程图如下图4.4所示。
图4.4 时钟模块流程图
4.2.4LCD显示模块
本计划首要实现的功效是按要求显示进入教室内的人数。时间TIM首要经由过程时钟芯片DS1302来控制，本计划主要显示时分秒；人数NUM首要经由过程模拟传感器的按钮K1 K2来实现加减人数。LCD1表现模块法式的流程图如下图4.5所示。
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=-
、 北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2010 ～2011 学年第 2学期 学生姓名：林泽佳专业班级：08自动化1班指导教师：钟秋海工作部门：信息学院一、课程设计题目 ： 《控制系统建模、分析、设计和仿真》 本课程设计共列出10个同等难度的设计题目，编号为：[0号题]、[1号题]、[2号题]、[3号题]、[4号题]、[5号题]、[6号题]、[7号题]、[8号题]、[9号题]。 学生必须选择与学号尾数相同的题目完成课程设计。例如，学号为8xxxxxxxxx2的学生必须选做[2号题]。 二、课程设计内容 （一）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计内容|
！ " [2 有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。 （二）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计要求及评分标准【共100分】 , 1、求被控对象传递函数G(s)的MATLAB描述。（2分） 2、求被控对象脉冲传递函数G(z)。（4分） 3、转换G(z)为零极点增益模型并按z-1形式排列。（2分） 4、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。（6分） 5、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dy(z)可实现、最少拍和实际闭环系统稳 定的要求。（8分）
6、根据4、5、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 （12分） 7、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器Dy(z)并说明Dy(z)的可实现性。 （3分） ！ 8、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 9、用图形仿真方法(Simulink)分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 （8分） 10、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。（6分） 11、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dw(z)可实现、无波纹、最少拍和实际 闭环系统稳定的要求。（8分） 12、根据10、11、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 （12分） 13、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器Dw(z)并说明Dw(z)的可实现性。（3分） 14、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 15、用图形仿真方法(Simulink)分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 & （8分） 16、根据8、9、14、15、的分析，说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。（4分） 三、进度安排 6月13至6月14：下达课程设计任务书；复习控制理论和计算机仿真知识，收集资料、熟悉仿真工具；确定设计方案和步骤。 6月14至6月16：编程练习，程序设计；仿真调试，图形仿真参数整定；总结整理设计、 仿真结果，撰写课程设计说明书。 6月16至6月17：完成程序仿真调试和图形仿真调试；完成课程设计说明书；课程设计答 辩总结。 [ 四、基本要求
设计名称：智能照明控制系统组别：第五组 组长：XX 组员：XX
基于单片机的智能照明控制系统设计 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。
目录 1 引言....................................................................... 1.1 研究背景.............................................................. 1.2 智能照明控制系统的优点................................................. 2 设计部分................................................................... 2.1设计要求............................................................... 2.2系统设计............................................................... 2.3逻辑控制............................................................... 2.4硬件设计............................................................... 2.4.1 系统硬件总述....................................................... 2.4.2 AT89C51单片机介绍................................................. 2.4.3 光照检测电路....................................................... 2.4.4 人体信号采集电路................................................... 2.4.5 比较电路........................................................... 2.4.6 延迟时间选择电路................................................... 2.4.7 输出控制电路....................................................... 3 系统软件设计及实现......................................................... 4 结论...................................................................... 5 评价……………………………………………………………………………………………….. 6 组员分工…………………………………………………………………………………………..
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。
《信息系统仿真课程设计》 课程设计报告 题目信息系统课程设计仿真 院（系）: 信息科学与技术工程学院 专业班级：通信工程1003 学生姓名： 学号: 指导教师：吴莉朱忠敏 2012年1 月14 日至2012年1 月25 日 华朴中科技大学武昌分校制 信息系统仿真课程设计任务书
20 年月日 目录 摘要 (5)
一、Simulink 仿真设计 (6) 1.1 低通抽样定理 (6) 1.2 抽样量化编码 (9) 二、MATLA仿真设计 (12) 2.1 、自编程序实现动态卷积 (12) 2.1.1 编程分析 (12) 2.1.2 自编matlab 程序： (13) 2.1.3 仿真图形 (13) 2.1.4 仿真结果分析 (15) 2.2 用双线性变换法设计IIR 数字滤波器 (15) 2.2.1 双线性变换法的基本知识 (15) 2.2.2 采用双线性变换法设计一个巴特沃斯数字低通滤波器 (16) 2.2.3 自编matlab 程序 (16) 2.2.4 仿真波形 (17) 2.2.5 仿真结果分析 (17) 三、总结 (19) 四、参考文献 (19) 五、课程设计成绩 (20) 摘要 Matlab 是一种广泛应用于工程设计及数值分析领域的高级仿真平台。它功能
强大、简单易学、编程效率高，目前已发展成为由MATLAB 语言、MATLAB 工作环境、MATLAB 图形处理系统、MATLAB 数学函数库和MATLAB 应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的系统。本次课程设计主要包括MATLAB 和SIMULINKL 两个部分。首先利用SIMULINKL 实现了连续信号的采样及重构，通过改变抽样频率来实现过采样、等采样、欠采样三种情况来验证低通抽样定理，绘出原始信号、采样信号、重构信号的时域波形图。然后利用SIMULINKL 实现抽样量化编码，首先用一连续信号通过一个抽样量化编码器按照A 律13折线进量化行，观察其产生的量化误差，其次利用折线近似的PCM 编码器对一连续信号进行编码。最后利用MATLAB 进行仿真设计，通过编程，在编程环境中对程序进行调试，实现动态卷积以及双线性变换法设计IIR 数字滤波器。 本次课程设计加深理解和巩固通信原理、数字信号处理课上所学的有关基本概念、基本理论和基本方法，并锻炼分析问题和解决问题的能力。
实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示
令狐文艳 室内灯光控制系统的设计 令狐文艳 毕业设计（论文）
摘要 本课题主要研究的是针对室内灯光的自动控制展开研究，提出了室内灯光控制的具体原理以及它的具体设计思路，提出了基于室内灯光控制系统的详细设计详细内容，在研究该课题的途中努力学习了智能室内灯光控制系统的硬件设备以及相应的软件。本研究以STC89C52单片机为主要操作核心，本研究采用了光敏三极管做为对外界自然光线的强度来进行详细检测，采用热红外人体传感器检测教室有没人进出；再根据本控制系统对外界自然光信号与人体存在的红外信号采取的智能判断，以及对室内需要合理打开灯的条件，以完成对室内照明回路智能控制，从而以达到合理节约利用电能的目的。此外，采用了LCD液晶显示器以用来显示室人数。本研究主要采用的结构为模块化设计，具有简单，体积小等很多优点，以用来满足本研究达到室内灯光控制系统的要求。 [关键词] :STC89C52；热红外人体传感器；光敏三极管；自动控制； Abstract The design analyzes the principle and realization method of the classroom light automatic control, and puts forward the classroom lighting design idea of automatic control system, and on this basis to develop the intelligent control system hardware and corresponding software through researching on automatic control method for classroom lighting. This study adopted the light activated triode as to outside natural light intensity to a detailed inspection; According to the control system’s intelligent judgment of the environmental light signal and the human existence signal, as well as to the classroom reasonable conditions, opening the lamp to complete automatic control of the classroom lighting circuit, so as to achieve the purpose of saving electricity，to meet the requirements of this study to the indoor lighting control system. Key words: STC89C52; pyroelectricinfrared sensor; automatic control; light activated triode
《计算机仿真及应用》课程设计报告书 学号：08057102，08057127 班级：自动化081 姓名陈婷，万嘉
目录 一、设计思想 二、设计步骤 三、调试过程 四、结果分析 五、心得体会 六、参考文献
选题一、 考虑如下图所示的电机拖动控制系统模型，该系统有双输入，给定输入)(t R 和负载输入)(t M 。 1、 编制MATLAB 程序推导出该系统的传递函数矩阵。 2、 若常系数增益为：C 1＝Ka ＝Km ＝1，Kr ＝3，C2＝0.8，Kb ＝1.5，时间常数T 1＝5， T 2＝0.5，绘制该系统的根轨迹、求出闭环零极点，分析系统的稳定性。若)(t R 和)(t M 分别为单位阶跃输入，绘制出该系统的阶跃响应图。（要求C 1，Ka ，Km ，Kr ，C2，Kb ， T 1，T 2所有参数都是可调的） 一．设计思想 题目分析： 系统为双输入单输出系统，采用分开计算，再叠加。 要求参数均为可调，而matlb 中不能计算未赋值的函数，那么我们可以把参数设置为可输入变量，运行期间根据要求赋值。 设计思路： 使用append 命令连接系统框图。 选择‘参数=input('inputanumber:')’实现参数可调。 采用的方案： 将结构框图每条支路稍作简化，建立各条支路连接关系构造函数，运行得出相应的传递函数。 在得出传递函数的基础上，使用相应的指令求出系统闭环零极点、画出其根轨迹。 通过判断极点是否在左半平面来编程判断其系统是否稳定。 二．设计步骤 （1）将各模块的通路排序编号
（2）使用append命令实现各模块未连接的系统矩阵 （3）指定连接关系 （4）使用connect命令构造整个系统的模型 三．调试过程 出现问题分析及解决办法： 在调试过程出现很多平时不注意且不易寻找的问题，例如输入的逗号和分号在系统运行时不支持中文格式，这时需要将其全部换成英文格式，此类的程序错误需要细心。 在实现参数可调时初始是将其设为常量，再将其赋值进行系统运行，这样参数可调性差，后用‘参数=input('inputanumber:')’实现。 最后是在建立通路连接关系时需要细心。 四．结果分析 源代码： Syms C1 C2 Ka Kr Km Kb T1 T2 C1=input('inputanumber:') C2=input('inputanumber:') Ka=input('inputanumber:') Kr=input('inputanumber:') Km=input('inputanumber:') Kb=input('inputanumber:') T1=input('inputanumber:') T2=input('inputanumber:') G1=tf(C1,[0 1]); G2=tf(Ka*Kr,[0 1]); G3=tf(Km,[T1 1]); G4=tf(1,[T2 1]); G5=tf(1,[1 0]); G6=tf(-C2,1); G7=tf(-Kb,1); G8=tf(-1,1); Sys=append(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8) Q=[1 0 0;2 1 6;3 2 7;4 3 8;5 4 0;6 5 0;7 4 0;8 0 0;]; INPUTS1=1; OUTPUTS=5; Ga=connect(Sys,Q,INPUTS1,OUTPUTS) INPUTS2=8; OUTPUTS=5; Gb=connect(Sys,Q,INPUTS2,OUTPUTS) rlocus(Ga)
西安邮电大学 专业课程设计报告书 院系名称：电子工程学院学生姓名：李群学号05113096 专业名称：光信息科学与技术班级：光信1103 实习时间：2014年4月8日至2014年4月 18日
一、课程设计题目： 用matlab 仿真光束的传输特性。 二、任务和要求 1、用matlab 仿真光束通过光学元件的变换。 ① 设透镜材料为k9玻璃，对1064nm 波长的折射率为1.5062，镜片中心厚度为3mm ，凸面曲 率半径，设为100mm ，初始光线距离透镜平面20mm 。用matlab 仿真近轴光线（至少10条）经过平凸透镜的焦距，与理论焦距值进行对比，得出误差大小。 ② 已知透镜的结构参数为101=r ，0.11=n ，51=d ，5163.121==' n n （K9玻璃）， 502-=r ，0.12=' n ，物点A 距第一面顶点的距离为100，由A 点计算三条沿光轴夹角分别为10、20、 30的光线的成像。试用Matlab 对以上三条光线光路和近轴光线光路进行仿真，并得出实际光线的球差大小。 ③ 设半径为1mm 的平面波经凸面曲率半径为25mm ，中心厚度3mm 的平凸透镜。用matlab 仿 真平面波在透镜几何焦平面上的聚焦光斑强度分布，计算光斑半径。并与理论光斑半径值进行对比，得出误差大小。（方法：采用波动理论，利用基尔霍夫—菲涅尔衍射积分公式。） 2、用MATLAB 仿真平行光束的衍射强度分布图样。（夫朗和费矩形孔衍射、夫朗和费圆孔衍射、夫朗和费单缝和多缝衍射。） 3、用MATLAB 仿真厄米—高斯光束在真空中的传输过程。（包括三维强度分布和平面的灰度图。） 4、（补充题）查找文献，掌握各类空心光束的表达式，采用费更斯-菲涅尔原理推导各类空心光束在真空中传输的光强表达式。用matlab 对不同传输距离处的光强进行仿真。 三、理论推导部分 第一大题 （1）十条近轴光线透过透镜时，理想情况下光线汇聚透镜的焦点上，焦点到像方主平面的距离为途径的焦距F ，但由于透镜的折射率和厚度会影响光在传输过程中所走的路径（即光程差Δ）。在用MATLAB 仿真以前先计算平行光线的传输路径。，R 为透镜凸面的曲率半径，h 为入射光线的高度，θ1为入射光线与出射面法线的夹角，θ2为出射光线与法线的夹角，n 为透镜材料的折射率。设透镜的中心厚度为d ，则入射光线经过透镜的实际厚度为：L=(R-d) 光线的入射角为：sinq1=h/R 折射角度满足：sinq2=nsinq1 而实际的光束偏折角度为：θ2-θ1。 由此可以看出，当平行光线照射透镜时，在凸面之前光线平行于光轴，在凸面之后发生了偏折，于光轴交汇一点，这一点成为焦点f ，折线的斜率为（-tan(θ2-θ1)）。 （2）根据题意可得，本题所讨论的是与光轴夹角不同的三条光线，经过透镜的两次反射后的成像问题。利用转面公式计算。
1、概述 “节能、智能科技与美学是21世纪建筑业的主题。” 现代建筑中照明系统对于能源的消耗已经高达35%，建筑界已经引入“绿色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应和动静传感器等新技术。现代东莞商业中心环境不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光污染。照明已经成为直接影响工作效率的主要因素之一，因此，越来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已成为现代化东莞****智能化设计的一个重要内容。 2、项目需求分析 作为大量使用灯光的建筑，对于智能照明的需求具有以下特点： 控制区域类型较多，包括大堂区，走廊，楼梯间，电梯厅等；以及6－38层写字楼的公共走廊，室外亮化景观照明，地下车库照明，地下商业部分等的照明控制。 ●灯光耗能量大，因此对于照明节能的要求较高，效果要求显著； ●人流量和照明量存在线性比例关系，人流量越多，需要打开的光源越多； ●顾客对于灯光有较高的指标要求，在不同的区域、不同的场合来设置不同的场景。 根据本项目业主、设计单位针对本项目的直接沟通交流，并结合以往智能灯光在项目实施中的实际经验，我们对于本项目各控制区域需要用到的控制手段分析如下：
3、方案设计 根据需求，我们设计以下控制方案： 照明控制区域说明： 3.1公共区域（大堂、走廊、电梯厅） 走道、电梯厅在*****是必不可少的，在大楼走道、电梯厅等区域的照明是最能体现智能照明的节能特点。没用到智能照明的情冴下，当走道无人经过的时候灯却依然亮着，这就大大浪费了电能，而智能照明系统可以有效的进行管理。 大堂 大堂是客人进入****商务区的必经之路，是光临****的第一感觉，其灯具的选用和灯光布置不只是为了大堂照明的需要，更应考虑照明的气氛及照明与建筑装潢的协调。作为一个高级大楼的大堂应该最大限度地为客人提供一个舒适、优雅、端庄的光环境。 大堂采用场景控制，在大堂内配置可编程控制面板迚行灯光控制。通过可编程控制面板可以实现多种不同场景的切换，如：“白天模式”、“傍晚模式”、“夜间模式”等，不同模式开启不同的灯光。 同时，在一层的大堂内配置一个液晶触摸屏，该触摸屏可对整座大厦内所以智能照明受控回路的控制。 走廊 走廊采用自动照明控制，正常工作时间全开，非工作时间改为减光照明，节假日无人时可以只亮少量灯。在电梯厅入口处配置一个可编程控制面板，可根据需要手动控制就近灯具的开关。在走廊通道中，配置相应数量的红外感应器，可实现随着人员走动开启灯光的功能。当人员离开红外探测范围内，灯光延时自动关闭。 下图为公共区域（走廊）照明控制原理图（仅供参照）： 值班模式：半开
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;
课程设计 双闭环直流调速系统设计及仿真验证 学院年级：工程学院08级 组长：陈春明学号200830460102 08自动化1班成员一：陈木生学号 200830460103 08自动化1班 指导老师： 日期： 2012-2-28 华南农业大学工程学院
摘要 转速、电流双闭环调速系统是应用最广的直流调速系统，由于其静态性能良好，动态响应快，抗干扰能力强，因而在工程设计中被广泛地采用。现在直流调速理论发展得比较成熟，但要真正设计好一个双闭环调速系统并应用于工程设计却有一定的难度。 Matlab是一高性能的技术计算语言，具有强大的科学数据可视化能力，其中Simulink具有模块组态简单、性能分析直观的优点，方便了系统的动态模型分析。应用Simulink来研究双闭环调速系统，可以清楚地观察每个时刻的响应曲线，所以可以通过调整系统的参数来得出较为满意的波形，即良好的性能指标，这给分析双闭环调速系统的动态模型带来很大的方便。 本研究采用工程设计方法，并利用Matlab协助分析双闭环调速系统，依据自动控制系统快、准、稳的设计要求，重点分析系统的起动过程。 关键词：双闭环直流调速 Simulink 自动控制
目录 1、直流电机双闭环调速系统的结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.1 双闭环调速系统的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.2 双闭环调速系统的结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 、建立直流电机双闭环调速系统的模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.1 小型直流调速系统的指标及参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.2 电流环设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.3 转速环设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3、直流电动机双闭环调速系统的MATLAB仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1 系统框图的搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.2 PI控制器参数的设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.3 仿真结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4、结论与总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5、参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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
第1章绪论 1.1 引言 随着社会经济和科学技术的发展，人们的生活水平也不断提高，导致用电负荷的加剧，又由于世界性的能源危机，能源缺乏已成为世界所面临的严峻问题。而此问题对我国来说尤为严重。随着各类大、中专院校的扩招，教室的扩建，教室照明的需求也越来越多，而教室照明的管理不到位，往往造成电能的巨大浪费，这样，提高教室用电效率就成为首要考虑的问题。 目前对灯光的智能控制，国内外己经开始采用，但对教室灯光的控制，尤其是我国教室灯光的智能控制尤为缺乏和不完善，依然是传统式的人工管理。各类大、中专院校不断扩招，教室不断扩建，教室的用电负荷不断加大，教室用电管理不善，造成学校电能浪费，经济损失，这种的浪费与当今的节约能源理念相违背。再者，现代自动化程度不断提高，计算机技术的普及，灯光的管理也在朝着自动化、智能化方向发展。例如楼道灯光的自动控制等等。所有这些使得教室灯光控制也应该朝着智能的方向发展。于是，开发简便、实用的教室灯光自动控制系统便具有重要的现实意义。 1.2 课题的来源、意义及研究目的 世界各地发电的主要原料是煤炭、石油和天然气，而丹麦在能源利用方面的成功经验提供了很好的借鉴。从1974年以来，尽管丹麦国民收入增长了50%，丹麦总的能源消费量并没有增加。丹麦是OECD成员国中能源消耗量和国民收入比值最小的国家。他们不断地提供一些节能供热系统，例如丹麦热电同供热电厂(CHP)，而且，他们尽可能的有效利用资源。这
样，他们的能源使用总效率达到了90%。丹麦政府很重视住房空间用电的节能，并设立了对新建房屋节能的诸多要求。数据显示，居民入住有节能装置的房子时，他们要支付比没有节能方案房屋高出8%的费用。其节能项目经验在欧盟国家中广为流传。还有，欧司朗一斯维尼亚公司不断的推出新型高输出的荧光灯，节约6%的总系统功率，并具有更高的光通和平均光通量。飞利浦照明公司推出的陶瓷金卤灯代替过去的卤钨灯，可节能60%的电能。种种迹象表明世界各国都在采取不同方式来节约能源，节约 电能。 中国经济持续多年的高速发展让能源问题日益突出。虽然我国能源总储量不低，但由于我国人口众多，所以人均储量少，单位产值的能耗是发达国家的3-10倍。能源问题已成为制约我国国民经济发展的关键问题。从环境和自然资源角度出发，能源问题也是我国长期可持续发展战略中一个关键因素。此外，能源问题不仅关系经济发展和环境生态，在特定情况下还会对社会稳定有很大影响。鉴于能源问题的重要性，我国在绿色照明工程新闻发布，绿色照明工程未来五年间将在公用设施、宾馆、商厦、居民住所等全国建筑物中推广1.5亿只节能灯，节电290亿度电。上海、河北等一些地方采取政府对节能灯大宗采购每只补贴3至4元的方式进行推广。从普通白炽灯到高效节能灯，使我国的电光源产品结构逐步向节电型转变，荧光灯与普通白炽灯的比例由1995年的l:6.25前的l: 1. 5。 目前，我国照明用电约占社会总用电量的12%，采用高效照明产品代替传统的低效照明产品可节电60%到80%。如今，北京正在大力推行绿色照明工程，己推出上百万只绿色照明光源和部分节能电器，据测算年节约用电可达3442万千瓦时，节约电费2519.7万元。政府己经在商厦、学校、医院等更换了24万只节能灯具。在奥运工程的建设上，也大量运用节能
MATLAB控制系统与仿真 课 程 设 计 报 告 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：测控技术与仪器1301班 姓名：吴凯 学号：1306070127
指导教师：杨洁昝宏洋 基于MATLAB的PID恒温控制器 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid