基于MATLAB控制系统的仿真与应用
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毕业设计（论文）
题 目 基于MATLAB控制系统仿真应用研究
系 别 信息工程系
专业名称 电子信息工程
班级学号 088205227
学生姓名 蔚道祥
指导教师 罗艳芬
二O一二年五月
毕业设计（论文）任务书
I、毕业设计(论文)题目：
基于MATLAB的控制系统仿真应用研究
II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：
原始资料：
（1）MATLAB语言。
（2）控制系统基本理论。
设计技术要求：
（1）采用MATLAB仿真软件建立控制系统的仿真模型，进行计算机模拟，分析整个统的构建，比较各种控制算法的性能。
（2）利用MATLAB完善的控制系统工具箱和强大的Simulink动态仿真环境，提供方框图进行建模的图形接口，分别介绍离散和连续系统的MATLAB和Simulink仿真。
III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：
第01～03周：查找课题相关资料，完成开题报告，英文资料翻译。
第04～11周：掌握MATLAB语言，熟悉控制系统基本理论。
第12～15周：完成对控制系统基本模块MATLAB仿真。
第16～18周：撰写毕业论文，答辩。
Ⅳ 、主 要参考资料：
[1] 《MATLAB在控制系统中的应用》，张静编著，电子工业出版社。
[2]《MATLAB在控制系统应用与实例》，樊京，刘叔军编著，清华大学出版社。
[3]《智能控制》，刘金琨编著，电子工业出版社。
[4]《MATLAB控制系统仿真与设计》，赵景波编著，机械工业出版社。
[5]The Mathworks,Inc.MATLAB-Mathemmatics(Cer.7).2005.
信息工程 系 电子信息工程 专业类 0882052
班
学生（签名）：
填写日期： 年 月 日
指导教师（签名）：
助理指导教师(并指出所负责的部分)：
4
信息工程 系（室）主任（签名）：
学士学位论文原创性声明
本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究成果作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。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。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本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。
作者签名： 日期：
导师签名： 日期： 基于MATLAB控制系统仿真应用研究
学生姓名：蔚道祥 班级：0882052
指导老师：罗艳芬
摘要:现代控制系统原理理论性强，现实模型在实验室较难建立，因此利用SIMULINK进行仿真实验，可以加深我们学生对课程的理解，调动我们学习的积极性，同时大大提高了我们深入思考问题的能力和创新能力。本文针对现代控制系统的设计很大程度上还依赖于实际系统的反复实验、调整的普遍现象，结合具体的设计实例，介绍了利用较先进的MATLAB软件中的SIMULINK仿真工具来实现对现代控制系统建模、分析与设计、仿真的方法。它能够直观、快速地分析系统的动态性能、和稳态性能。并且能够灵活的改变系统的结构和参数，通过快速、直观的仿真达到系统的优化设计。
关键词：MATLAB，控制系统，系统仿真
指导老师签字：
Control System Based on MATLAB Simulation Applied Research
Student Name: Wei Daoxiang Class: 0882052
Supervisor:Luo Yanfen
Abstract: Modern control system theory theoretical model of reality in the
laboratory is more difficult to establish, therefore the simulation using SIMULINK,
can deepen our students understanding of the course, to mobilize the enthusiasm of
our study, at the same time greatly improve our in-depth ability to think and
innovative capacity. In this paper, the design of modern control systems largely rely
on repeated experiments on the actual system, the adjustment of a common
phenomenon, combined with a specific design example, use of more advanced
MATLAB software SIMULINK simulation tools to achieve the modern control
system modeling, analysis and design, simulation methods. It can intuitively and
quickly analyze the dynamic performance of the system, and steady state performance.
And the flexibility to change the structure and parameters of the system, fast, intuitive
simulation of the optimization design of the system.
Keywords: MATLAB, Control system, System simulation
Signature of Supervisor:
目 录
1 引言
2 绪论
2.1 课题背景………………………………………………………………2
2.2 现代控制系统的发展及现状………………………………………2
2.3 MATLAB简介及其仿真现状………………………………3
2.4 MATLAB仿真集成环境—Simulink……………………………………7
3 控制系统的基本理论
3.1 控制系统的模型………………………………………………………10
3.2 控制系统的稳定性分析……………………………………………12
4 连续系统
4.1 连续控制系统数学模型……………………………………………14
4.1.1 脉冲传递函数………………………………………………………14
4.1.2 状态空间……………………………………………………………15
4.2 MATLAB仿真………………………………………………………16
4.2.1 连续系统的时域分析……………………………………………16
4.2.2 连续系统的频域分析……………………………………………17
4.3 SIMULINK仿真………………………………………………………22
4.4连续系统离散化…………………………………………………………23
5 离散系统
5.1 离散控制系统数学模型……………………………………………28
5.2 MATLAB仿真…………………………………………………………28
5.3 SIMULINK仿真…………………………………………………35
5.4 离散系统连续化………………………………………………………41
6 总结………………………………………………………………42
参考文献…………………………………………………………………43
致谢……………………………………………………………………44
南昌航空大学科技学院学士学位论文
1 基于MATLAB控制系统仿真应用研究
1引言
MATLAN是1984年有美国的MathWorks公司推出的产品，它的名字由Matrix和Laboratory两词的前三个字母组成的，是一套高性能的数值分析和计算软件，其功能不断的扩充，版本不断升级，发展至今，它已经发展成为一个集数值分析，矩阵计算，程序设计，系统建模，图形显示，系统仿真于一体，它支持控制系统设计过程的每个环节：系统建模，分析，仿真到控制器设计和实现，并科研用于不同领域的系统设计，如制造、机械、航空航天、通信和计算机等领域。 它使用方便，用户界面友好的可视化软件，被誉为第四代编程语言，是世界上最流行的计算语言之一。目前，它被广泛的应用于信号与图像处理、控制系统设计、计算机应用、通信仿真等诸多领域。
MATLAB在中国流行起来是在20世界90年代，目前已经成为广大科研工作者进行科学研究，工程计算的必备工具。其中的仿真集成环境SIMULINK工具箱，是进行系统分析与设计的有力工具。在系统开发直接，通过仿真科研优化系统参数，大大缩短了系统开发的时间，并提高了系统的性能 。
在控制系统领域有大量复杂繁琐的计算与仿真曲线绘制任务。随着计算机的广泛应用，MATLAB及其工具箱和Simulink仿真工具的出现为控制系统的设计与仿真提供了一个强有力的工具，使控制系统发生了革命性的变化。
