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课程设计题目汽车运动控制系统仿真设计学院计算机科学与信息工程学院班级2010级自动化班姜木北：2010133***小组成员指导教师吴2013 年12 月13 日汽车运动控制系统仿真设计10级自动化2班姜鹏2010133234目录摘要 (3)一、课设目的 (4)二、控制对象分析 (4)2.1、控制设计对象结构示意图 (4)2.2、机构特征 (4)三、课设设计要求 (4)四、控制器设计过程和控制方案 (5)4.1、系统建模 (5)4.2、系统的开环阶跃响应 (5)4.3、PID控制器的设计 (6)4.3.1比例（P）控制器的设计 (7)4.3.2比例积分（PI）控制器设计 (9)4.3.3比例积分微分(PID)控制器设计 (10)五、Simulink控制系统仿真设计及其PID参数整定 (11)5.1利用Simulink对于传递函数的系统仿真 (11)5.1.1 输入为600N时，KP=600、KI=100、KD=100 (12)5.1.2输入为600N时，KP=700、KI=100、KD=100 (12)5.2 PID参数整定的设计过程 (13)5.2.1未加校正装置的系统阶跃响应： (13)5.2.2 PID校正装置设计 (14)六、收获和体会 (14)参考文献 (15)摘要本课题以汽车运动控制系统的设计为应用背景，利用MATLAB语言对其进行设计与仿真.首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标稳态误差和动态指标搬调量和上升时间，最终应用MATLAB环境下的.m 文件来实现汽车运动控制系统的设计。
其中.m文件用step函数语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行P、PI、PID校正；同时对其控制系统建立Simulink进行仿真且进行PID参数整定。
仿真结果表明，参数PID控制能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有参考价值，是汽车运动控制系统设计的优秀手段之一。
基于Matlab/Simulink 汽车驾驶员电动座椅控制系统的仿真设计张兰江（聊城大学汽车与交通工程学院，山东聊城252059）摘要：以汽车驾驶员电动座椅的水平调节为例，利用Matlab/Simuulink 对具有自动调节功能的直流伺服位置控制系统的动态特性进行计算和仿真，从而确定该系统控制器的最佳控制参数的匹配。
关键词：电动座椅；直流伺服控制系统；Simulink 仿真；控制器中图分类号：TP272文献标识码：A文章编号：1008－5483（2008）03-0009-05Simulation Design of Adjuster Control System for Auto Electric Seat Based on Matlab/SimulinkZhang Lanjiang(School of Automobile &Transportation Engineering,Liaocheng University,Liaocheng 252059,China)Ａｂｓｔｒａｃｔ：Taking an example for the horizontal adjuster of the Auto electric seat ，a DC servo -control system with the self-adjusting function was designed .The system ’s dynamic characteristics were simulated and calculated with Matlab/Simulink ，thereby the optimal matching of the parameters for the controller was ascertained.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：electric seat ；DC servo-control system;Simulink simulation ；controller汽车的电动座椅由座垫、靠背、靠枕、骨架、悬挂和调节机构等组成。
武汉科技大学智能控制系统学院：信息科学与工程学院专业：控制理论与控制工程学号：姓名：***基于MATLAB的智能控制系统的介绍与设计实例摘要现代控制系统，规模越来越大，系统越来越复杂，用传统的控制理论方法己不能满控制的要求。
智能控制是在经典控制理论和现代控制理论的基础上发展起来的，是控制理论、人工智能和计算机科学相结合的产物。
MATLAB是现今流行的一种高性能数值计算和图形显示的科学和工程计算软件。
本文首先介绍了智能控制的一些基本理论知识，在这些理论知识的基础之上通过列举倒立摆控制的具体实例，结合matlab对智能控制技术进行了深入的研究。
第一章引言自动控制就是在没有人直接参与的条件下，利用控制器使被控对象(如机器、设备和生产过程)的某些物理量能自动地按照预定的规律变化。
它是介于许多学科之间的综合应用学科，物理学、数学、力学、电子学、生物学等是该学科的重要基础。
自动控制系统的实例最早出现于美国，用于工厂的生产过程控制。
美国数学家维纳在20世纪40年代创立了“控制论”。
伴随着计算机出现，自动控制系统的研究和使用获得了很快的发展。
在控制技术发展的过程中，待求解的控制问题变得越来越复杂，控制品质要求越来越高。
这就要求必须分析和设计相应越来越复杂的控制系统。
智能控制系统(ICS)是复杂性急剧增加了的控制系统。
它是由控制问题的复杂性急剧增加而带来的结果，其采用了当今其他学科的一些先进研究成果，其根本目的在于求解复杂的控制问题。
近年来，ICS引起了人们广泛的兴趣，它体现了众多学科前沿研究的高度交叉和综合。
作为一个复杂的智能计算机控制系统，在其建立投入使用前，必要首先进行仿真实验和分析。
计算机仿真(Compeer Simulation)又称计算机模拟(Computer Analogy)或计算机实验。
所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究的过程。
计算机仿真方法即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。
电子课程设计报告题目：基于MATLAB仿真的残障电动轮椅车速控制系统设计课程：自动控制原理毕业设计（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：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
文章编号：2095－6835（2018）20－0054－04基于ADAMS与MATLAB的自平衡车系统控制仿真＊戴伟1，陈峰1，张玉芳2（1.南通大学，江苏南通226019；2.无锡职业技术学院，江苏无锡214121）摘要：双轮自平衡车的自主平衡动态过程是一个复杂的非线性过程，定量观察比较困难，利用ADAMS和MATLAB构建的联合仿真研究可以较好地解决这一问题。
通过SoildWorks搭建系统机械3D模型，将其导入ADAMS建立出虚拟样机系统；在MATLAB/Simulink中利用模块化结构构造出车辆平衡控制器；通过软件之间的调用，就可以实现虚拟的机械力学系统与控制系统之间的信息交互，动态模拟出车辆平衡过程。
仿真结果表明，设计出的控制律能实现车辆自主平衡，并可以直观显示动态过程，为后续优化系统设计提供有力依据。
关键词：两轮平衡车；MATLAB/Simulink；ADAMS；动力学仿真中图分类号：V414文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2018.20.0541概述机电一体化系统往往都离不开机械系统和控制系统两大核心。
传统上把这2个系统进行分开设计，构建各自的实物系统，然后进行调试。
一旦出现问题，往往需要修改设备硬件结构，费时费力。
为了解决这个问题，现代机电系统设计中引入了虚拟样机技术，比如美国Mechanical Dynamics公司的ADAMS通用机械系统动力学仿真软件[1]，德国INTEC Gmbh公司开发的SIMPACK多体动力学分析软件包软件[2]等，其中ADAMS 的应用最广泛。
利用这类软件，可以将物理机械系统在计算机中以三维模型方式虚拟构建，并加以相应运动约束，使其尽量接近实物系统，即所谓的“虚拟样机”。
在产品研发过程中采用虚拟样机技术，可在制造物理样机前进行虚拟测试以发现设计缺陷，并直接进行修改，不仅缩减研发周期，更大幅降低研发成本。
在此基础上，还可以结合MATLAB/Simulink开发控制模块，以共用虚拟模型的方式，实现虚拟机械与虚拟控制系统之间的交互设计仿真，将力学原理与控制理论有机结合，为解决机械系统的控制问题提供了一条高效的途径。
MATLAB联合仿真在纯电动汽车整车控制开发中的应用纯电动汽车是未来汽车发展的趋势，其性能可靠性和能量效率等已成为瞩目的研究领域。
在汽车电力系统控制中，开发全车控制算法是至关重要的一步。
利用MATLAB联合仿真技术，可以实现对整车控制的模拟、验证和优化，提高产品研发速度和成功率。
MATLAB是一种科学计算软件，广泛应用于工程、科学研究、控制系统设计和数据分析等领域。
与此同时，Simulink是MATLAB中一种常见的仿真工具，在车辆控制系统开发中也发挥着至关重要的作用。
该工具可以对车辆控制系统进行建模、仿真和分析，从而帮助开发人员确定系统的控制算法和参数，以提高整车性能。
利用MATLAB联合仿真技术，可以模拟车辆控制系统的各个部分，例如电动机、电池、电子控制单元和驱动系统等等。
在此基础上，通过设计不同的控制算法，可实现对整车控制的优化。
同时，这种联合仿真还能帮助分析人员，快速分析车辆工作状态和控制效果，以及调整参数，提高算法效果。
在纯电动汽车开发中，MATLAB联合仿真技术的应用，可以有效加快产品的开发速度和研究效率，同时还能提高工作精度和可靠性。
汽车制造商和设备供应商都可以受益于这种技术，在设计和优化整车控制系统等方面提高效率和性能。
总之，MATLAB联合仿真技术的应用将会在未来纯电动汽车研发中发挥越来越重要的作用。
除了以上提到的优势，MATLAB联合仿真技术还可以支持多个开发人员协同工作，通过不同的仿真项目，不同的开发人员在不同的环节中进行更细致的设计和测试，从而共同推动整个项目的进展和最终成功。
另外，利用MATLAB联合仿真技术，开发人员还可以快速生成仿真数据，快速验证算法和改善性能。
这种过程可以迅速识别任何开发问题，并在计算机上调整其性能。
可以快速确定全车控制部件的效果，以及于实车上的实际效果视为无差。
此外，MATLAB联合仿真技术还可以使开发人员进行多个场景、任务和条件下的算法测试，以确保控制及行驶参量良好的性能。
第五章电动轮椅运动控制系统的软件设计在本系统的控制方案中，作者采用 TMS320LF2407A DSP 控制芯片作为系统的核心控制芯片。
它具有很快的运行速度，丰富的片内外设等系统资源和强大的中断功能以及灵活丰富的指令集、高速运算能力、内部操作的灵活性、低功耗等特点，使得在系统的软件设计中，可以实现复杂的控制算法。
系统软件设计的终极目的是:实现两个电机平滑稳定的协调运动控制，实现轮椅控制器的人机交互功能，具备完善的故障保护功能，且可以和 PC 机通讯的功能，使得轮椅能够在各种允许路况下都具有非常平稳舒适的运行性能。
5.1 系统的软件设计方案5.1.1 系统的控制方块图由第二章可知，本系统是采用电压负反馈、电流截止负反馈和电流正反馈补偿的控制算法实现两台直流电机的协调运动控制。
调节器是数字 PI 调节器。
系统的控制方块图如图 5-1 所示:图5-1 轮椅运动控制系统控制方块图由图 5-1 可知，操纵杆的输出信号 X、Y 经过 S 曲线和左/右电机给定发生器后合成为左/右电机的给定信号，取电机两端电压以及电流采样电阻电压作为反馈信号。
为了防止轮椅起动或堵转时电机电流过大，本文采用了具有电流截止负反馈的电压闭环调速系统。
电流正反馈补偿环节是为了补偿由于电枢电阻引起的速降以提高系统的机械特性。
当轮椅运行在比较糟糕的路况时，轮椅的左/右电机在相同的给定下，负载大小可能不同，这时当用户本想径直前进时，轮椅可能由于左/右电机负载的不同，而转弯，图 5-1中的“负载不平衡时电流正反馈补偿”环节就是为克服这种情况而设计的。
S 曲线的设置使得轮椅在起/制动时都能够非常平滑和舒适，保证了安全性。
速度给定发生器和负载补偿仲裁器是两台电机协调控制的核心指挥部，它们保证了轮椅在二维平面上的自由运行。
5.1.2 本系统软件控制的时序对于一个以 TMS320LF2407A 为核心控制芯片的控制系统来说，首要的任务是确定系统的时钟系统，其次是合理决定软件中的中断数量和顺序。
控制系统的时域响应MATLAB 仿真实训实训目的1. 学会利用MATLAB 绘制系统的单位阶跃响应曲线，掌握读取系统动态性能指标的方法；2. 学会利用MATLAB 绘制系统的单位脉冲响应曲线的方法；3. 掌握利用MATLAB 绘制系统的零输入响应曲线的方法；4. 掌握利用MATLAB 绘制系统的一般输入响应曲线的方法；5. 学会通过仿真曲线读取相关信息，并依据有关信息进行系统的时域分析。
实训内容1.编写程序求取下列各系统的单位阶跃响应，完成表5-5并记录相关曲线。
162.316)(21++=s s s G 164.216)(22++=s s s G 166.116)(23++=s s s G 1616)(24++=s s s G 解：>> n1=16; >> d1=[1,,16]; >> sys1=tf(n1,d1); >> step(sys1)>> n2=16; >> d2=[1,,16]; >> sys2=tf(n2,d2); >> step(sys2)>> n3=16;>> d3=[1,,16]; >> sys3=tf(n3,d3); >> step(sys3)>> n4=16;>> d4=[1,1,16]; >> sys4=tf(n4,d4); >> step(sys4)表5-5序号ξn ωm ax cp ts t (%5=∆)计算值实验计算值实验计算值实验值1 42 43 44 4w=4;cmax1=1+exp(-z1*pi/sqrt(1-z1^2)); tp1=pi/(w*sqrt(1-z1^2)); ts1=(z1*w); [cmax1,tp1,ts1] ans =>> z2=;w=4;cmax2=1+exp(-z2*pi/sqrt(1-z2^2)); tp2=pi/(w*sqrt(1-z2^2)); ts2=(z2*w); [cmax2,tp2,ts2] ans =>> z3=; w=4;cmax3=1+exp(-z3*pi/sqrt(1-z3^2)); tp3=pi/(w*sqrt(1-z3^2)); ts3=(z3*w); [cmax3,tp3,ts3] ans =>> z4=; w=4;cmax4=1+exp(-z4*pi/sqrt(1-z4^2)); tp4=pi/(w*sqrt(1-z4^2)); ts4=(z4*w); [cmax4,tp4,ts4] ans =说明：对于二阶欠阻尼系统（10<<ξ），若系统的闭环传递函数为2222)(nn ns s s Φωξωω++=则系统单位阶跃响应的输出最大值21max 1ξξπ--+=ec峰值时间21ξωπ-=n p t调整时间估算值ns t ξω5.3=（以5%为误差带）ns t ξω4.4=（以2%为误差带）2.已知二阶系统的闭环传递函数如下，编程求取系统的单位阶跃响应并完成表5-6，记录相关曲线。
基于MATLAB的三相感应电动机调速系统的设计与仿真摘要随着社会经济的发展，在实际的工业应用中各行业电气化生产程度不断提高，由于生产工艺日趋复杂，加工工序更加细致。
这就要求电动机必须能够完成快速、平稳、多频次的调速任务。
笔者通过学校图书馆以及互联网查阅了三项感应电动机的相关文献资料，对于三项感应电动机的数学模型以及矢量控制原理进行了解，为论文研究提供理论基础。
在此基础上对基于MATLAB的三项感应电动机调速系统进行仿真设计，通过介绍仿真软件，以及仿真模型的组成，来进行适量坐标变换的仿真工作，通过SVPWM仿真对三相电动机矢量控制调速系统进行防振设计，最后完成控制系统设计。
关键词：MATLAB；三相感应电动机；调速系统；设计I基于matlab三相感应电动机调速系统的设计与仿真AbstractWith the development of social economy, the degree of electrification production in various industries in practical industrial applications has been continuously improved. Due to the increasingly complex production process, the processing procedures are more detailed. This requires that the motor must be able to complete the fast, stable, multi-frequency speed regulation task. Through the school library and the Internet, the author consulted the relevant literature of the three induction motors, and understood the mathematical model of the three induction motors and the principle of vector control, which provided the theoretical basis for the study of the paper. On this basis, three induction motor speed control systems based on MATLAB are simulated and designed. By introducing the simulation software and the composition of the simulation model, the appropriate coordinate transformation is simulated. The anti-vibration design of three-phase motor vector control speed control system is carried out through SVPWM simulation, and the control system design is completed finally.Key words: MATLAB; three induction motors; speed control system; design目录1. 引言 (1)2. 三相感应电动机的数学模型 (1)2.1 一、三相静止坐标系下的数学模型 (1)2.2矢量控制原理 (3)3.基于MATLAB的三相感应电动机调速系统的仿真 (5)3.1仿真软件介绍 (5)3.2系统仿真模型的组成 (6)3.2.1感应电动机接正弦电压工作 (6)3.2.2电动机系统仿真 (9)3.3矢量坐标变换的仿真 (12)3.4三相感应电动机的SVPWM仿真 (14)3.5三相感应电动机矢量控制调速系统的仿真 (16)3.5.1构建仿真框图 (16)3.5.2对矢量控制模型仿真 (18)4.控制系统的软件设计 .................................................................错误!未定义书签。
1 绪论1.1课题研究背景及目的1.1.1 研究背景直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。
在相当长时期内，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。
尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。
交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。
20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。
目前，交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。
与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点：（1）容量大；（2）转速高且耐高压；（3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小；（4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用；（5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标；（6）交流调速系统能显著的节能；从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。
1.1.1研究目的本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。
本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。
1.2 文献综述在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。
电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。
基于MATLAB的汽车电动座椅控制系统仿真研究汽车电动座椅控制系统是现代汽车中的一个重要部分，它可以提供给驾驶员和乘客更加舒适的乘坐体验。
本文将介绍基于MATLAB的汽车电动座椅控制系统仿真研究。
1. 系统组成汽车电动座椅控制系统由多个部分组成，主要包括座椅调节器、驱动器、控制器等。
其中，座椅调节器用于调节座椅角度、高度、前后位置等参数，驱动器则提供执行器用于控制座椅运动，控制器则负责控制整个系统的工作。
2. 参数建模为了实现系统仿真研究，首先需要对系统各个参数进行建模。
MATLAB提供了丰富的工具和函数，可以方便地进行参数建模和数据分析。
在这里，我们对座椅高度、角度、前后位置等参数进行建模。
3. 控制算法设计在完成参数建模后，接下来就是控制算法设计。
控制算法的设计是系统仿真研究中至关重要的一步，在控制算法不同设计方案的基础上，可以得出系统具体的运行模式。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
4. 系统仿真有了参数建模和控制算法设计后，接下来就可以进行系统仿真了。
MATLAB提供了强大的仿真工具，可以通过对参数进行输入，进行系统仿真，从而得出系统运行的效果。
通过对仿真数据的分析和处理，可以得出系统优化和改进的思路和方法。
5. 实现结果分析系统仿真完成后，需要对仿真结果进行深入分析和思考。
在这里，我们可以通过对仿真结果进行可视化处理，得出系统不同参数之间的关系和规律，并从中得出系统优化的结论和建议。
总的来说，基于MATLAB的汽车电动座椅控制系统仿真研究，是一种非常有效的方法。
它可以帮助汽车制造商和研究者更加深入地了解电动座椅控制系统的工作原理和运行规律，从而为系统的改进和优化提供重要的理论基础。
6. 系统优化和改进根据对仿真结果的分析和思考，可以找出系统中存在的问题和不足，并提出相应的优化和改进措施。
例如，在座椅调节器的设计中，可以增加座椅头枕和腰部支撑位置的调节功能，从而使座椅更加符合不同乘客的需求；在驱动器的设计中，可以采用更加高效和省能的驱动方式，从而提高系统的工作效率和节能性。
基于MATLAB的汽车制动系统设计杨东（昆明理工大学交通工程学院昆明650500）摘要：本课题以汽车制动控制系统的设计为应用背景，利用MA TLAB语言并结合制动理论，开发能进行制动系匹配设计进行设计与仿真。
首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标(稳态误差)和动态指标(超调量和上升时间)，最终应用MATLAB环境下的M文件来实现汽车运动控制系统的设计。
其中M文件用step( )语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行PID校正。
关键词：PID 校正；制动系；匹配设计；稳态误差；最大超调量1引言随着国民经济的快速发展，道路条件得到不断改善，高速公路与日俱增，汽车速度普遍提高。
近年来，由于国内汽车保有量的迅速增长（超过４０００万辆），交通事故频繁发生，汽车的安全性能受到普遍重视。
汽车制动系统的结构和性能直接关系到车辆、人员的安全，是决定车辆安全性的主要因素。
进行汽车运动性能研究时．一般从操纵性、稳定性和乘坐舒适性等待性着手。
但近年来．随着交通系统的日趋复杂，考虑了道路环境在内的汽车运动性能开始受到关注。
因此，汽车运动控制系统的研究也显得尤为重要。
在现代控制工程领域中，最为流行的计算机辅助设计与教学工具软件是MA TLAB语言。
它是一种通用的科技计算、图形交互系统和控制系统仿真的程序语言。
在可以实现数值分析、优化、统计、自动控制、信号及图像处理等若干领域的计算和图形显示功能[1]。
非常适合现代控制理论的计算机辅助设计。
MTALAB还提供了一系列的控制语句[2,3]，这些语句的语法和使用规则都类似FORTRAN、C等高级语言，但比高级语言更加简洁。
它已经成为国际控制界最为流行的计算机辅助设计及教学工具软件，在科学与工程计算领域有着其它语言无与伦比的优势。
2 汽车制动系的匹配设计2．1确定设计目标2．1．1车辆类型及整车质量参数首先要明确设计车辆的类型及相关的整车质量参数，这些内容由总布置给出。
中图分类号:T M30112 文献标志码:A 文章编号:100126848(2009)0120055204电动轮椅运动控制系统设计马小珍,万淑芸(银川供电局保护自动化所,银川 750011)摘 要:为实现高性能和低成本的电动轮椅,开发了全数字电动轮椅控制器;采用先进的无速度传感器测速技术,设计了带电流补偿的电压负反馈加负载不平衡补偿的双电机协调控制方案。
给出了软硬件结构和单元电路的设计及参数选择方法;分析了操纵杆工作原理;给出了轮椅速度和运动方向信息合成计算公式和提高运行舒适度的S 曲线生成策略。
轮椅样机运行试验证明,系统运行实验性能良好,达到了预期设计目标。
关键词:电动轮椅;控制器;双电机;协调控制;S 曲线;误差检测Electr i c 2powered W heelcha i r K i n eti c Con trol Syste m D esi gnMA Xiao 2zhen,WAN Shu 2yun(Aut o 2p reventi on D ivisi on of Yinchuan Power Supp ly Bureau,Yinchuan 750011,China )Abstract:I n order t o p resent a high perfor mance,l ow cost and all 2digital electric powered wheelchair (EP W ),an all 2digital EP W contr oller based on T MS320LF2406A digital signal p r ocess or (DSP )was devel oped in the paper .Advanced vel ocity detective technique without s peed sens or was e mp l oyed .A t w o 2mot or coordinated contr ol sche me which t ook mot or voltage as negative feedback with mot or current compensati on and unbalanced l oad co mpensati on was designed in the thesis .Fir mware architecture,cellcircuits and para meter p references methodol ogy were rep resented .After analyzing the p rinci p le of Joy 2stick operati on,f or mula of the EP W πs s peed and directi on given value compositi on were p r oposed .A strategy of generating S curve was designed f or i m p r oving user a menity and safeness .The EP W kineticcontr ol syste m p r oposed in the thesis was p r oved t o have good perfor mance after l ong ti m e p re 2operati on .Consequently,antici pated designing goal was achieved .Key W ords:EP W ;Contr oller;T wo 2mot or;Coordinated contr ol;S curve;Fault detecti on收稿日期:20082032041 技术要求电动轮椅作为老年人和残疾人的代步工具,有着严格的技术要求。
基于Matlab 的电动汽车用永磁同步电机控制系统设计摘要：近年来，随着能源的危机及人们对环境污染的重视，采用新型洁净的电动汽车代替传统以汽油为源动力的汽车已经成为当前各大汽车公司和科研院所研究的热点。
永磁同步电机以其结构简单、方便及易于实现等特点，成为目前电动汽车重要的动力驱动设备。
本文提出一种基于滑模理论的电动汽车用永磁同步电机速度控制策略，利用Matlab/Simulink软件将滑模控制与PI控制进行对比，验证了滑模控制具有更强的鲁棒性，为电动汽车驱动系统设计高鲁棒性的控制器提供一定的理论基础。
关键词：电动汽车；永磁同步电机；PID控制；滑模控制；1 引言汽车是人们的重要交通工具，然而由其带来的环境污染和能源危机问题已经成为新世纪人类所面临的两大亟待解决的难题。
如何在平衡汽车带来的便利的同时，最大程度上降低其带来的负面效应，是当前汽车制造业最为关注的问题[1]。
电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。
由于其对环境影响相对于传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟，尚处于研究阶段[2，3]。
本文以永磁同步电机驱动的电动汽车为研究对象，提出一种对系统参数及外部负载变化具有强鲁棒性的滑模速度控制策略，并通过仿真对该方案与传统PI 控制进行对比，验证该方法的有效性。
2 电动汽车用PMSM的数学模型为了便于分析PMSM机的特性，对其如下假设[74]：（1）忽略磁路饱和、磁滞和涡流损耗；（2）电机三相绕组对称分布情况理想，轴线互差120°电角度；（3）电机定子电动势按正弦规律变化，定子电流在气隙中只产生正线分布磁势，忽略磁场磁路中的高次谐波磁势。
电气子系统为：（1）机械子系统为：（2）式中：、、、、和分别为dq轴电压、电流和电感；表示电机的等效电角速度；表示定子电阻；为永磁体磁链；表示电磁推力；表示等效负载转矩；为极对数；为转动惯量；为静态摩擦系数。
3. 滑模速度控制器设计由于采用的控制策略可以很好地实现电机磁链和电流的解耦，因此本文仍采用该策略，且电流环仍采用传统PI控制，这里仅对速度环进行设计。
基于MATLAB的爬楼轮椅设计及运动分析周斌兴;韩添【摘要】提出了一种能够兼顾平地运动和上楼梯的手动爬楼轮椅设计方案.简述了轮椅的结构和爬楼原理,对轮椅的运动过程进行了运动学和动力学分析,借助MATLAB,得到了执行机构受转矩的变化图像,并根据转矩计算出驱动机构运动所需推力,借助能量法分析了轮椅的前后稳定性,验证了其安全性.为轮椅进一步改进提供了依据.【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(026)002【总页数】5页(P4-8)【关键词】爬楼轮椅;发力值计算;稳定性;能量法;MATLAB【作者】周斌兴;韩添【作者单位】江南大学机械工程学院,江苏无锡214122;江南大学机械工程学院,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TH789随着时代的发展,爬楼轮椅逐渐走进广大残疾人士的生活中,方便了其生活起居.但是,现有爬楼轮椅[1]依然存在诸多局限之处:一是难以满足平地行驶和爬楼的转换;二是大多数爬楼轮椅采用电动方式,自身质量过大,机构复杂.因此本文设计了一种采用五杆机构作为切换系统、链条—链轮作为驱动装置、十字杆支撑腿作为执行装置的手动爬楼轮椅,并结合MATLAB进行了分析,验证了其安全性,具有良好的可行性.轮椅的结构简图见图1,各部件连接在U形主架上.其中,前后有两个规格相同的爬楼十字架作为支撑腿[2],是爬楼的执行机构.以主架作为机架,后爬楼十字架4铰接在U形架的最后端,大链轮3固定在十字架上,能够带动十字架转动.以机架的中间位置构成一个五杆机构,包括U形主架、连架杆Ⅰ1、连架杆Ⅱ5、连杆7和手推杆10,手推杆呈人字形.前十字架铰接在手推杆的前端,和一个与后链轮规格相同的链轮固定连接,即中间小链轮可同时带动前后两大链轮.五杆机构可用于平地到爬楼的切换,在平地行驶和爬楼两个过程中,五杆机构有两种不同的位置形态,通过定位销固定.车轮和小链轮8固定连接在一起,两者整体铰接在连架杆Ⅰ1和连杆7之间的铰链上.手轮圈6可同时驱动小链轮和车轮转动.其中小链轮为主动轮,驱动前后双链条,链条9以一定传动比连接大小链轮,取小链轮齿数z1为19,大链轮齿数z2为97,传动比约为5.前后各设置了一对张紧轮2以保证链条在爬楼时处于张紧状态.在进行平地到爬楼的转换时,乘客先后仰使后十字架接触地面,然后放下前十字架,使之接触地面.当前后两十字架接触地面时,可看作机架,其中心为铰接点,机构简图如图2所示.根据自由度公式,其中,构件总数n为5,低副pl为7,高副ph为0,可求得自由度为1.乘客推动推杆,连架杆Ⅰ1和连杆7被拉倒呈平直状态,可带动铰链将车轮和手轮圈抬高,避免其与楼梯边沿干涉.两杆通过自带定位销与车体固定,以保证五杆机构在上楼过程中形状不变.考虑到大小链轮间中心距发生变化,可调整张紧轮紧固链条以保证轮齿完全啮合,乘客推动手轮圈通过链条传动可带动前后十字杆翻转实现爬楼功能.图3为平地—爬楼切换状态简图.轮椅爬楼中间段,前后两十字架的一条腿接触楼梯,装置简化为四杆机构,如图4所示. 前后两十字架中心到支撑点的部分分别简化为AB和CD.两十字架中心距离简化为BC.3根杆长度分别为l1,l2和l3.根据设计有l1=l3=22.8 cm,l2=64 cm.θ1和θ3分别是前后十字架支撑腿与楼梯的夹角,且θ1=θ3.θ2是BC杆与水平面的夹角.各参数中,l1和l2是已知量,在楼梯尺寸已确定条件下,θ2视为已知量.θ1是变量,变化范围为65°～155°,初始值与楼梯尺寸有关,故可视为已知量.根据图4可知,一个翻转周期内,BC杆在平面内作平移运动,质心E的轨迹可用B点轨迹等效.以支撑点A 为零点,可求得单周期内B点的运动方程为若要求得装置速度与加速度,可对x和y分别求时间的一次和两次导数.轮椅爬楼的中间段是实现爬楼功能的关键状态.已知十字架和主架连接方式为铰接,同时受到扭矩的作用,可得四杆机构受力如图5所示.由于传动比较大,可近似看作十字架角速度不变.为分析其受力情况,可取一侧分析.根据图4,AB,BC和CD的长度已分别设定.AB杆和CD杆的质量分别为m1和m3,其质心分别位于B点和C点.由于BC杆是轮椅主体部分简化而来,其质心位置与轮椅的结构、乘客体质量、坐姿等诸多因素有关.为简化计算,将整个装置的质心简化到图4中乘客与轮椅的接触点E,质心E在BC杆上的投影点为F,EF的长度设为lh,根据设计,lh的长度取50 cm,投影点F与左右铰接点B和C的距离分别为2/3l2和1/3l2.如图5所示,AB和CD杆都受到同样大小的扭矩M.设AB和CD杆角速度分别为ω1和ω3,由于连接前后十字架的大小链轮传动比相等,可知ω1=ω3.BC杆作平移运动,其转速为零,可列出杆AB的动力学方程为前十字架的B点为质心,列出其加速度方程为同理,可得BC和CD杆的受力方程,将3根杆件的受力方程和加速度方程写成矩阵的形式:根据图4,AB,BC和CD这3根杆件的长度l1,l2和l3以及其质量m1,m2和m3都是已知量.根据设计有m1=m3=3 kg,取轮椅和人总质量m2为100 kg.取楼梯每级台阶尺寸为长30 cm,宽15 cm,可得BC与楼梯夹角θ2为26°.θ1的角度变化范围为65°到155°.将矩阵中各数值带入MATLAB中,可解出所有未知量.当取装置中十字架支撑腿的角速度ω1为0.5 rad/s时,可得装置在运动中十字架支撑腿所需扭矩M随时间的变化图像,如图6所示.由图6可见,十字架支撑腿转速ω1为0.5 rad/s时,十字架所需扭矩M类似正弦图像.取单个变化周期看,起始阶段力矩最大,并逐渐变小.爬楼第一阶段,乘客提供的扭矩克服系统重力做功,力矩最大为112 N·m,随着装置的上升逐渐减小.当t=2.4 s时,重心到达最高点,此时十字架与地面垂直,乘客克服重力做功的力矩为零.爬楼的第二阶段,由于重力产生的力矩作用到轮椅的内部,需要使用者提供相反方向的力抵消重力产生的力矩.负值力矩最大为40 N·m.考虑到装置整体的势能呈增大趋势,故力矩处于正值的时间更长,且绝对值较大.根据扭矩变化图,乘客需同时对前后两十字架支撑腿提供112 N·m的最大力矩,力矩由手轮圈通过链条传送至十字架上,可得乘客推动手轮圈的推力为其中,M为所需最大力矩,ls为力臂长度,即手轮圈的半径,η链为链条传动效率,i为传动比,皆视为已知量.查阅文献[3],滚子链传动效率η链为0.96.根据设计,传动比i为5,手轮圈的半径ls为36 cm,可求得人手发出的最大力为129.6 N.根据人机工程学,人手发力在115 N到295 N之间[4].考虑残障人士发力相比正常人略小,可取正常发力大小的即最大发力值为172.8 N,可见最大发力仍在可接受范围内.轮椅在上下楼期间,受到前后十字架的两个腿的支撑作用,故相对于单支撑结构的轮椅更加稳定,但仍然存在失稳的可能性.如图7所示,当轮椅运动速度过快时,由于惯性力作用,后十字架会与楼梯表面脱离,即由双支撑点变成单支撑点,增加了失稳可能性.上楼的过程中,由于惯性力沿楼梯向上,故轮椅不容易倾覆;而在下楼的过程中,惯性力的方向是相反的,故在下楼的过程中更不稳定,故用轮椅下楼状态作稳定性研究.图7中虚线表示轮椅处于正常的运动状态,实线表示轮椅处于倾覆的临界位置.为研究轮椅的稳定性,可借助能量法.当轮椅处于正常运动状态时,其质心的位置为E(x,y),其重力势能为其中,x和y分别是轮椅正常运动时质心的水平和垂直位移.当轮椅由于速度过快,绕A点发生翻转到临界状态时,质心位置处于E′(0,y′),此时装置的重力势能为为了考查轮椅翻转的极限值,引入最大可变势能Ve,即轮椅从正常运动到倾覆状态的势能差.最大可变势能为如果轮椅在翻转过程中,轮椅的初始动能大于克服重力做的功,则轮椅会翻过临界点,从而失稳.为了研究翻转特性,引入阻翻能量裕量RPER[5],将轮椅的阻翻能量裕量定义为其中,Ter是轮椅发生翻转时的动能,m为轮椅和乘客的总质量,v是轮椅主体部分的速度.根据分析,当RPER为正值时,轮椅的动能不足以使之到达临界点,即轮椅不会倾覆,在重力作用下将很快返回前后两腿同时支撑的状态.当RPER为负值时,轮椅的质心会越过临界点,发生翻倒.为保持轮椅稳定,一方面要求轮椅动能较小,另一方面要求势能差尽可能大.由上可知,势能差Ve由质心的水平、垂直位移x和y决定.根据图4可知,x和y的位移取决于BC杆长度l2,BC杆与水平面夹角θ2,支撑腿AB长度l1,AB杆与楼梯表面夹角θ1以及质心E到BC杆投影点F的距离lh.以支撑腿为零点,可求得质心的水平、垂直位移分别为根据图4,l1,l2,θ2和lh皆为设定的已知量,θ1变化范围为65°～155°,可知x和y 随θ1变化.如图7所示,由于两十字杆AB和CD的质量远小于轮椅和乘客总质量,可忽略不计.轮椅主体部分BC由于在翻转前做平动,故其速度为其中,ω为AB杆的转速.当RPER=0时,将式(16)代入式(13)中,将式子整理成夹角θ1与角速度ω的函数关系式,即其中,x和y分别为式(15)和(16)中水平、垂直方向的位移,角θ1范围为65°到155°.利用MATLAB计算,得到轮椅在一个周期内支撑腿和楼梯表面夹角θ1与极限转速ω的关系图像,如图8所示.根据图8可知,在一个运动周期内,随着轮椅的运行,极限转动角速度逐渐减小.当轮椅即将和下一级楼梯接触时,轮椅最不稳定,最小极限转动角速度约为3.2 rad/s.故转动角速度小于3.2 rad/s时,轮椅能够保证安全,由于人力驱动轮椅,加之传动比较大,不可能达到如此高的转速,故装置不会翻到.设计的爬楼轮椅,采用链条—链轮驱动,结构简单,成本低廉;单自由度五杆机构切换机构,实现平地行驶和爬楼的转换,一定程度上解决了车轮和楼梯边沿的干涉问题;前后两个十字架作为爬楼执行机构,可以提高安全性.列出了轮椅爬楼中间段各部件的受力方程,结合MATLAB得到十字架所受扭矩曲线,对所需最大力进行了计算,证明了最大力在可接受范围内;结合能量法,对轮椅运动过程可能出现的翻倒状态进行了分析,结果表明,当角速度在可控范围内时,轮椅不可能翻倒.整个机构,结构精巧、使用简单,具有良好的实用性和市场前景.【相关文献】[1] 苏和平,王人成.爬楼轮椅的研究进展[J].中国康复医学杂志,2005,20(5):366-367.[2] 项海筹,乌兰木其,张济川.手动爬楼梯轮椅[J].中国康复医学杂志,1994,9(2):62-66.[3] 濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].9版.北京:高等教育出版社,2013.[4] 苏和平,项海筹.手动爬楼梯轮椅的运动过程分析[J].哲理木畜牧学院学报,1997,7(1):13-18.[5] 武明,马希金,项海筹,等.一种新型爬楼梯轮椅的动力学建模及稳定性分析[J].中国生物医学工程学报,2000,19(1):46-52.。
基于Matlab环境的脑控轮椅搭建与实验验证刘明;王康宁;陈小刚;王瑶;王慧泉;蒲江波;谢小波;王金海;徐圣普【摘要】目的基于脑电(electroencephalography,EEG)的脑控轮椅(brain-controlled wheelchair,BCW)能够为无法通过四肢操控轮椅运动的严重肢体残疾或运动障碍患者提供辅助,满足日常移动或出行需要.本文以兼顾系统性价比和准确率为研究目的,采用便携脑电放大器,搭建一个基于Matlab环境的BCW系统,并验证系统的可行性和实用性.方法首先搭建一个基于稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)的BCW系统,系统主要包括脑电刺激、采集与处理,以及轮椅控制两大部分,用户无需长期训练即可通过脑电控制轮椅的运动状态.然后招募3名健康受试者进行系统分类准确率验证实验和预设路径控制验证实验.其中,分类准确率验证实验要求受试者按照语音提示指令,注视对应刺激闪烁块以得到分类结果;预设路径控制验证实验要求受试者完成3个轮椅既定路线控制任务.实验后填写问卷调查衡量本系统的控制难度、受试者舒适度和疲劳程度.结果比较提示指令与分类结果得到系统分类准确率为97％±1％.路径控制实验中受试者均能控制轮椅按照预设路径运动到目的地,且获得用时、实际路径长度、命令个数、时间优化率、路径优化率等指标.结论本文搭建的基于Matlab环境的SSVEP-BCW系统分类准确率较高,控制效果和控制舒适度较好,具有一定的实用性.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2019(038)002【总页数】8页(P190-197)【关键词】脑控轮椅;稳态视觉诱发电位;脑-机接口;脑电;性能评价【作者】刘明;王康宁;陈小刚;王瑶;王慧泉;蒲江波;谢小波;王金海;徐圣普【作者单位】中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津 300192;中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津 300192;天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387;中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津 300192;天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387;天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387;中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津 300192;中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津300192;天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387;中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津 300192【正文语种】中文【中图分类】R318.04;R318.60 引言脑－机接口技术（brain⁃computer interface，BCI）提供了一种不依赖于肌肉和神经的独特脑信号与计算机直连方式［1］，通过对脑电（electroencephalography，EEG）特征信号记录和提取并转化为可输出的控制信号或命令，实现大脑与外部世界的直接联系。
电子课程设计报告题目：基于MATLAB仿真的残障电动轮椅车速控制系统设计课程：自动控制原理学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：机械与电气工程学院制2015 年3月基于MATLAB 仿真的残障动轮椅车速控制系统设计1.课程设计的任务与要求1.1设计课题基于MATLAB 仿真的残障电动轮椅车速控制系统设计系统结构图为：图1 系统方框图其中，控制器为K G c =，传感器模型为25.2)(1+=s s G 、被控对象模型为)125.0)(1(1)(2++=s s s G 。
1.2 课程设计的任务（1）简述具有头盔传感器的残障电动轮椅车速控制的基本原理及应用；（2）编程求解系统的传递函数)()(s R s C ； （3）编程绘制系统的根轨迹，并求分离点坐标的增益K 值、与虚轴交点时的K 值和ω值；（4）编程当系统的速度误差系数8=K 时，绘制系统单位阶跃响应和单位斜坡的曲线，利用MATLAB 进行系统动态特性分析（求出其性能指标s t %,σ的值）和稳态误差。
（5）编程绘制当8=K 时系统的Bode 图、Nyquist 图，求出相角裕量和幅值裕量，判断系统稳定性。
（6）当控制器为P 控制律)12(4+=s G c 时，编程此时系统的Bode 图、Nyquist图，求出相角裕量和幅值裕量，判断系统稳定性。
1.3课程设计的目的(1) 正确理解传递函数及根轨迹的概念；(2) 掌握根轨迹的绘制法则，能熟练绘制跟轨迹；(3) 根据根轨迹定性分析系统指标随参数变化的趋势；(4) 熟练使用MATLAB 工具绘制系统的根轨迹和传递函数；(5) 使用MATLAB 工具对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性析；(6)使用MATLAB 工具画出Bode 图、求出相角裕量和幅量并判断系统的稳定性。
2. 具有头盔传感器的残障电动轮椅车速控制的基本原理及应用一种新型的电动轮椅装有一种非常实用的速度控制系统，使颈部以下有残障的人士也能自动驾驶这种电动轮椅。
该系统在头盔上以间隔︒90安装了四个速度传感器，用来指示前、后、左、右四个方向。
头盔传感系统的综合输出与头部运动的幅度成正比。
国内对电动轮椅的研究较晚，尤其是智能电动轮椅，研究还不完善，但近几年发展很快。
国内厂商生产的电动轮椅大部分为四轮式和六轮式，一般都具有调速、翻越简单路障和防倾倒等功能。
虽然国内电动轮椅研究还不太完善，但在一定的基础上还是有所提高的。
例如有些生产商在原有轮椅的研究上，发明出利用驱动左、右动力后轮的左、右电机串联连接设计，从而具有差动速度功能，使电动轮椅行驶时稳定舒适、转向可靠。
近几年，还出现了手扶电动、可爬梯以及站立式电动轮椅。
随着机器人技术、人工智能技术和传感器技术的进步，电动轮椅的研究朝着高性能、多功能、智能化和人性化的方向发展。
智能轮椅不但可以为老年人和残疾人提供一种良好的代步工具，而且可以具有自主导航、自主避障、人机对话等服务机器人所具有的各种功能，因而可以帮助残疾人和老年人提高自己的生活自理能力和工作能力，使他们更好地融入社。
初期的研究，赋予轮椅的功能一般都是低级控制，如简单的运动、速度控制及避障等。
随着机器人控制技术的发展，移动机器人大量技术用于轮椅，电动轮椅在更现实的基础上，有更好的交互性、适应性、自主性。
应用领域随着科学技术的发展，电动轮椅的强大功能不仅适用于年老体弱的老年人和重度残疾的伤患，同样的，它也适合于大型车间工人的代步工具。
3. 控制系统设计原理3.1 反馈控制系统的基本知识反馈控制系统又称闭环控制系统，是在闭环控制系统中，把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定值进行比较，并利用比较后的偏差信号，以一定的控制规律产生控制作用，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，逐步减少以致消除这一偏差，从而实现要求的控制性能。
闭环控制的特点是：在控制器和被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在反馈作用，既系统的输出量对控制量有直接影响，将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与信号比较的过程称为反馈，若反馈信号与输入信号想减，则称负反馈。
反之，若相加，则称正反馈，输入信号与反馈信号之差称为偏差信号，偏差信号作用于控制器上，控制器对偏差信号进行某种运算，产生一个控制作用，是系统的输出量趋向于给定数值，闭环的实质就是利用负反馈的作用来减小系统的误差，因此闭环控制又称为反馈控制。
输入量（给定值）输出量（被控量）控制器被控对象_测量元件图2 反馈控制系统方框图3.2控制系统时域分析法对于线性系统，常用的分析方法有三种：时域分析法，根轨迹法和频域分析法。
时域分析法，具有直观准确的优点，并且可以提供系统时间响应的全部信息，尤其适用于低阶阶段。
时域分析法是根据微分方程，利用拉氏变换直接求出系统的时间响应，然后按照响应的曲线来分析系统的性能。
3.3 控制系统根轨迹原理（1）所谓根轨迹是指，开环系统的每一个参数从零变化到无穷大时，闭环系统特征方程根在S平面上的轨迹称为根轨迹；（2）根轨迹的分离点与分离角是两条或两条以上根轨迹分支在S平面上相遇又立即分开的点，该点与实轴正方向的夹角即为分离角；（3）在理论分析中，往往只能画出根轨迹草图，而利用MATLAB，则可以迅速绘制出精确的根轨迹图形。
MATLAB绘制根轨迹的函数为rlocus，常用格式为rlocus(sys)，sys为系统开环传递函数模型名称：rlocus(num，den，k)，num为开环传递函数分子多项式，den为分母多项式，k为根轨迹增益，k的范围可以指定，若k未给出，则默认为k从0→+∞，绘制出完整的根轨迹。
利用函数rlocfind 可以显示根轨迹上任意一点的相关数值，以此判断对应根轨迹增益下闭环系统的稳定性。
3.4频率特性及图解法传统的频率分析是绘制频率特性曲线的渐近线，或通过人工计算数据，绘制较为详细的伯德图，奈氏图、对数幅相频率特性图，方法复杂还不一定能保证绘制的精度。
而应用MATLAB提供的相关函数，可以快速、精确地绘制出这三种图形的准确曲线，并计算出频域性能指标，对系统进行分析与设计。
3.5稳态误差分析(1) 频域法以控制系统特性作为数学模型，不必求解系统的微分方程或动态方程，而是做出系统频率特性的图形，然后通过频域和时域之间的关系来分析系统的性能，因而比较方便。
频域的相对稳定性即稳定裕度常用相角裕度γ和幅值裕度h来度量。
相角裕度：设C ω为系统的截止频率，则1)()()(==C C C j H j G A ωωω定义相角裕度为)()(180c c j H j G ωωγ∠+︒=相角裕度γ的含义是，对于闭环稳定系统，如果系统开环相频特性再滞后γ度，则系统处于临界稳定状态。
幅值裕度：设x ω为系统的穿越频率，则系统在x ω处的相角1,0;)12()()()(±=+=∠=k k j H j G x x x πωωωϕ定义相角裕度为)()(1x x j H j G h ωω=幅值裕度h 的含义是，对于闭环稳定系统，如果系统开环幅频特性在增大倍，则系统处于临界稳定状态。
（2）所谓时域分析法根据描述系统的微分方程的性能或传递函数，直接解出控制系统的时间响应，然后依据响应的表达式或描述曲线来分析系统的性能时域分析法包括稳定性分析、稳定性能分析（稳态误差）、动态性能分析三方面。
控制系统的稳定性是由系统的闭环极点唯一确定的，而控制系统的动态性能则由该系统的闭环零、极点所决定。
因此，可以根据闭环的零、极点间接的研究控制系统的性能。
斜坡输入、阶跃输入、加速度输入作用下的稳态误差与稳态误差系数：a 、斜坡输入作用下的稳态误差与稳态误差系数若Rt t r =)(，其中R 表示速度输入函数的斜率，则2/)(s R s R =当用静态速度误差系数表示系统在斜坡输入作用下的稳态误差可将2/)(S R s R =代入)()(1)(lim )(lim )(0s H s G s sR s s sE e s ss +==∞→V s ss K R s H s G s R e ==∞→)()(lim )(0式中100lim )()(lim -→→==v s s V s K s s H s G s K 称为静态速度误差系数，其单位为1-s 。
在斜坡输入作用下， 速度误差的含义并不是指系统稳态输出与输入之间存在速度上的误差，而是指系统系统稳态输出与输入之间存在位置上的误差。
b 、阶跃输入作用下的稳态误差与稳态误差系数若)(1*)(t R t r =，R 为输入阶跃函数的幅值，则s R s R /)(=。
当s R s R /)(=时由P s ss K R s H s G s R e +=+=∞→1)()(lim 1)(0,式中)()(lim 0s H s G s K s P →=称为静态位置误差系数。
c 、加速度输入作用下的稳态误差与稳态加速度系数若2/)(2Rt t r =，其中为加速度输入函数的速度变化率，则3/)(s R s R =。
如果用静态加速度误差系数表示系统在加速度输入作用下的稳态误差可得a s ss K R s H s G s R e ==∞02)()(lim )( 式中2002lim )()(lim -→→==v s s a s K s s H s G s K ，称为静态加速度误差系数。
3.6 MATLAB 软件的介绍MATLAB 系统五个主要部分组成，下面分别加以介绍。
（1）MATLAB 语言体系MATLAB 是高层次的矩阵/数组语言，具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特点。
利用它既可以进行小规模编程，完成算法设计和算法实验的基本任务，也可以进行大规模编程，开发复杂的应用程序。
（2）MATLAB 工作环境这是对MATLAB 提供给用户使用的管理功能的总称，包括管理工作空间中的变量输入输出的方式和方法，以及开发、调试、管理M 文件的各种工具。
（3）图形图像系统这是MATLAB 图形系统的基础，包括完成2D 和3D 数据图示、图像处理、动画生成、图形显示等功能的高层MATLAB 命令，也包括用户对图形图像等对象进行特性控制的底层MATLAB 命令，以及开发GUI 应用程序的各种工具。
（4）MATLAB 数学函数库这是对MATLAB 使用的各种数学算法的总称，包括各种初等函数的算法，也包括矩阵运算、矩阵分析等高层次数学算法。
4. 课题设计的分析与计算4.1闭环传递函数的求解 闭环传递函数公式为：)()(1)()(s G s H s G s +=Φ，由此公式计算可得 k k s s s s 5.225.375.125.05.2)(123++++=Φ 4.2闭环传递函数的仿真图3传递函数零极点程序图4 MATLAB 仿真零极点分布图分析：开环传递函数25.375.125.05.2)(23+++=s ks G s s 理论值：4,1,2321-=-=-=p p p ，没有零点。
