MATLAB在自动控制理论中的应用

matlab在自动控制中的应用
Matlab在自动控制中有广泛的应用。

以下是几个常见的应用
领域：
1. 系统建模和仿真：Matlab可以用于系统建模和仿真，可以
根据实际物理系统的特性来建立数学模型，并通过仿真来验证系统的性能。

2. 控制系统设计：Matlab提供了丰富的控制系统设计工具箱，可以用于设计各种类型的控制器，如比例-积分-微分（PID）
控制器、线性二次调节器（LQR）等。

3. 系统分析和优化：Matlab可以用于分析控制系统的性能，
如稳定性、鲁棒性和灵敏度等。

还可以用于系统参数优化，通过调整控制器的参数来达到期望的控制效果。

4. 多变量控制系统：Matlab可以处理多变量控制系统，可以
对多输入多输出（MIMO）系统进行建模、仿真和控制设计。

5. 自适应控制：Matlab提供了自适应控制工具箱，可以用于
设计具有自适应性能的控制器，可以根据系统动态特性自动调整控制参数。

6. 状态估计和观测器设计：Matlab可以用于设计状态估计器
和观测器，用于估计系统的状态变量，从而实现对系统的观测和控制。

7. 非线性控制系统：Matlab可以处理非线性控制系统，可以
用于建立非线性控制系统的数学模型，并进行仿真和控制设计。

总的来说，Matlab在自动控制中提供了丰富的工具和功能，
可以帮助工程师和研究人员进行控制系统的分析、建模、仿真和控制设计等工作。

HEBEINONGJI摘要:“自动控制原理”是电气与自动化专业重要的专业基础课，内容抽象、复杂，学生理解困难。

近年来，随着MATLAB引入自动控制原理教学实践中，利用其强大的数值计算及绘图功能，对教学形式和内容进行了有力改革,从而有效地提高了课堂教学效率及教学效果。

关键词：自动控制原理;MATLAB;教学改革MATLAB在“自动控制原理力课程中的应用研究河北农业大学李珊珊孔德刚弋景刚袁永伟刘江涛引言自动控制原理是电气与自动化专业一门重要的专业技术基础课，该课程在内容体系中起着承上启下的作用。

主要介绍讨论了单输入一单输出定常系统的控制问题，讲授经典控制理论的三大分析方法一时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法，自动控制系统综合与校正的一般方法和非线性系统等内容，课程具有一定的抽象性，包含大量的数学内容和复杂计算。

通过学习,要求学生系统掌握自动控制的基本原理和基本方法，并能对控制系统进行定性分析、定量计算和综合设计。

学生普遍反映难以理解，内容枯燥。

基于此，需要对教学内容及教学方法进行更新，在教学中引入了MATLAB编程语言。

1现代教育理念1.1以学生为中心美国人本主义心理学家卡尔•罗杰斯于1952年提出“以学生为本”的教育理念，主张促进学生个性发展、人格完善和潜能发挥,使他们能够愉快地、创造性地学习和工作。

目前,这种教育理念仍然作为一种基本的现代教育理念。

1.2创新发展的理念党的十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，其中创新被置于首位。

随着互联网技术的迅速发展，知识更新换代速度加快，对复合创新型人才的需求愈发强烈，人才培养要摒弃传统的知识灌溉模式,应将教学重点转移到重视研究方法学习、培养创新精神上。

1.3OBE教育理念OBE为"Outcomes-based Education"的缩写，OBE教育理念即基于成果导向的教育理念。

美国的Spady在《基于产出的教育模式:争议与答案》一书中把OBE定义为“关注和组织教育体系,以确保学生在未来的生活中获得实质性的成功经验”。

本论文主要研究如何根据用户要求的性能指标进行自动控制系统的串联校正设计，而此设计又具有很重要的现实意义。

对于给定的线性定常系统，我们通常通过加入串联超前、滞后或超前滞后综合校正装置，以达到提高系统的精度和稳定性的目的。

本文将给出基于频率特性法串联校正的具体设计方法，同时对该课题中的控制系统模型进行仿真。

本设计可实现如下功能：对一个线性定常系统，根据需求的性能指标，通过本设计可给出系统的串联校正网络，从绘制出的各种响应曲线可以直观地将校正前后的系统进行比较，而仿真实例结果也进一步表明了此设计方法有效性和实用性。

关键词：串联校正；根轨迹；频率特性法；MATLAB1．1研究目的在实际工程控制中，往往需要设计一个系统并选择适当的参数以满足性能指标的要求，或对原有系统增加某些必要的元件或环节，使系统能够全面满足性能指标要求，此类问题就称为系统校正与综合，或称为系统设计。

当被控对象给定后，按照被控对象的工作条件，被控信号应具有的最大速度和加速度要求等，可以初步选定执行元件的形式、特性和参数。

然后，根据测量精度、抗扰能力、被测信号的物理性质、测量过程中的惯性及非线性度等因素，选择合适的测量变送元件。

在此基础上，设计增益可调的前置放大器与功率放大器。

这些初步选定的元件以及被控对象适当组合起来，使之满足表征控制精度、阻尼程度和响应速度的性能指标要求。

如果通过调整放大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性能指标，就需要在系统中增加一些参数及特性可按需要改变的校正装置，使系统能够全面满足设计要求，这就是控制系统设计中的校正问题。

系统设计过程是一个反复试探的过程，需要很多经验的积累。

MATLAB为系统设计提供了有效手段。

1．2相关研究现状系统仿真作为一种特殊的实验技术，在20世纪30-90年代的半个多世纪中经历了飞速发展，到今天已经发展成为一种真正的、系统的实验科学。

自动控制系统仿真是系统仿真的一个重要分支，它是一门设计自动控制理论、计算机数学、计算机技术、系统辩识以及系统科学的综合性新型学科。

MATLAB在“自动控制原理”教学中的应用作者：李来强， 王树林作者单位：上海理工大学 能源与动力工程学院，上海，200093相似文献(10条)1.会议论文朱立红.张良设计目录在机械专业学生创新思维能力培养中的应用2009培养学生的创新思维能力是高等教育的重要任务.简述创新能力、创新思维以及设计目录的概况。

给出了设计目录的方法和内容，以机械传动原理方案的设计目录的编制为例，探讨设计目录与创新思维能力之间的关联以及在学生创新思维能力培养中的应用过程。

2.会议论文王勇.李剑锋.张慧.赵军完善质量监控体系，提高学生能力与素质——山东大学机械设计制造及其自动化专业工程教育专业认证试点体会2008机械设计制造及其自动化专业2007年11月参加并通过了全国工程教育专业认证。

专业认证是适应国家工程师制度改革的需要，建立和完善高等教育质量保证体系，促进工程教育的国际互认，推进工程教育教学改革与建设的必由之路。

本文总结并介绍了参加工程教育专业认证的体会与经验。

工程教育专业认证必须结合学校办学理念，明确专业培养目标。

围绕学生能力培养，科学设置课程。

改进实践教学体系，提高学生综合素质。

建立科学、规范的教学管理制度和质量保障制度，并严格执行落实。

3.会议论文李伟.戴光.李宝彦.林玉娟.张颖过程装备与控制工程省重点专业建设与改革2009本文对大庆石油学院过程装备与控制工程省重点专业建设情况进行了介绍。

大庆石油学院过程装备与控制工程专业源于1961年建校初期创办的化工设备与机械专业，是我国较早设置这一专业的学校之一。

1998年颁布根据教育部《普通高等学校本科专业目录》更名为“过程装备与控制工程”专业。

经过四十多年的建设与改革，目前，本专业为黑龙江省重点专业，具有博士学位授权点1个、硕士一级学科1个。

进入新世纪以来，我专业密切关注高等教育教学改革的方向，积极贯彻教育部2001年4号、5号和2005年1号文件精神，结合教育为东北老工业基地服务和省级重点专业建设计划，重新定位专业服务面向，发挥优势，突出特色，通过修订人才培养方案、深化教学内容与教学手段改革、建设高水平师资队伍、强化实践教学以及推进科研促教学等方面工作，不断加强建设，深化改革，着力打造全省及至全国品牌专业。

MATLAB在《自动控制原理》教学中的应用作者：刘珺蕙来源：《科技资讯》2017年第14期摘要：自动控制理论是电气工程及其自动化专业的主要专业基础课程之一，是一门理论性和工程性的综合科学。

这门课理论性较强，概念抽象，学生在学习过程中不能很好地理解掌握。

为了使学生能更好的学习自动控制原理，在教学中引入MATLAB软件，使抽象的理论研究转化为形象生动通俗易懂的教学。

该课程利用MATLAB软件丰富的功能函数、灵活的编程和调试手段以及强大的人机交互和图形输出功能，可以实现对控制系统直观和方便的分析和设计。

通过教学过程中的实例编程，对一些典型系统进行根轨迹、时域、频域等方面进行研究，将抽象问题具体化，简化了解题过程，由此MATLAB便显现出了在自动控制原理课程教学中的优越性。

关键词：MATLAB 仿真自动控制原理教学中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）05（b）-0175-02自动控制技术广泛应用于国民经济的各个部门，而《自动控制原理》是研究自动控制技术共同规律的一门技术科学，是对自动控制系统进行分析和设计的基础，其重要性是显而易见的。

然而自动控制原理课程知识面广、内容丰富、理论性强、信息量大，而且十分的抽象。

烦琐的理论推导，复杂的绘图理论和数学计算，让许多学生感到十分困惑。

MATLAB仿真是理论联系实际的重要纽带，目前国内许多教学工作一线的老师们都关注这一问题[1-2]。

在教学过程中穿插MATLAB仿真，一方面使课堂教学更加直观形象，便于学生理解学习，另一方面可以提高学生使用仿真软件解决问题的能力。

1 MATLAB软件的特点[3]MATLAB软件是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，它的特点是可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序，其编程相对简单易学等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB 在控制理论中的应用摘要：为解决控制理论计算复杂问题，引入了MATLAB 。

以经典控制理论和现代控制理论中遇到的一些问题为具体实例，通过对比的手法，说明了MATLAB 在控制理论应用中能节省大量的计算工作量，提高解题效率。

引言：现代控制理论是自动化专业一门重要的专业基础课程，内容抽象，且计算量大，难以理解，不易掌握。

采用MATLAB 软件计算现代控制理论中的问题可以很好的解决这些问题。

自动控制理论分为经典控制理论和现代控制理论，在控制理论学习中，经常要进行大量的计算。

这些工作如果用传统方法完成，将显得效率不高，额误差较大。

因此。

引用一种借助于计算机的高级语言来代替传统方法就显得十分必要。

MATLAB 集科学计算，可视化，程序设计于一体，对问题的描述与求解较为方便，在控制理论的学习中是一种备受欢迎的软件。

MATLAB 简介：MATLAB 是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分。

MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory ）的简称，和Mathematica 、Maple 并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

1、MATLAB 在系统的传递函数和状态空间模型之间的相互转换的应用：例1：求以下状态空间模型所表示系统的传递函数：解：执行以下的M-文件： >> A=[0 1 0;0 0 1;-5 -25 -5]; >> B=[0;25;-120]; >> C=[1 0 0]; >> D=[0];>> [num,den]=ss2tf(A,B,C,D) 可得到结果：num =0 0.0000 25.0000 5.0000 den =1.0000 5.0000 25.0000 5.0000 因此，所求系统的传递函数为G(S)=525552523++++s s s s2、 使用MATLAB 对状态空间模型进行分析。

MATLAB在自控原理中的应用概述MATLAB是一种高度集成的数值计算环境和编程语言，广泛用于科学计算、数据分析和工程设计等领域。

在自控原理中，MATLAB具有广泛的应用，可以用于系统建模、控制器设计、性能评估等方面。

本文将介绍MATLAB在自控原理中的主要应用。

系统建模•MATLAB提供了丰富的工具和函数用于系统建模，包括线性时不变系统、非线性系统、离散系统等。

可以通过使用这些工具对自控系统进行数学建模，从而实现对系统性能的分析和优化。

•MATLAB中的System Identification Toolbox可以根据已知的输入输出数据对系统进行辨识，从而获得系统的数学模型。

这个模型可以用于系统控制器设计和性能评估。

控制器设计•MATLAB提供了多种控制器设计工具，如PID Control Toolbox、State-Space Control Toolbox等。

这些工具可以根据系统模型、性能要求和控制策略，自动设计出合适的控制器。

•PID Control Toolbox可以根据系统的动态响应要求，自动生成PID 控制器的参数，并进行性能评估和优化。

•State-Space Control Toolbox可以利用系统的状态空间模型，设计出满足系统性能要求的状态反馈控制器和观测器。

性能评估•MATLAB提供了多种性能评估工具和函数，用于分析和评估系统的性能。

这些工具可以评估系统的稳定性、鲁棒性、饱和度、频率响应等性能指标。

•通过使用MATLAB中的频域分析工具，可以分析系统的频率响应和频率特性，从而判断系统是否满足设计要求。

•通过使用MATLAB中的时域分析工具，可以分析系统的动态响应和稳定性。

控制系统仿真•MATLAB是非常强大的仿真工具，可以用于控制系统的仿真分析。

可以通过在MATLAB中构建系统模型和控制器模型，进行闭环仿真，评估系统的控制效果和性能。

•MATLAB提供了多种仿真工具箱，如Simulink、Control System Toolbox等。