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《系统仿真与MATLAB》综合研究报告题目：森林救火问题编号：（13）姓名班级学号联系方式成绩目录一、问题描述 (2)二、数学建模 (2)三、关键难点 (5)四、程序功能 (5)五、程序操作文档 (5)六、仿真运行实例分析 (7)七、总结 (10)一、问题描述森林失火了，消防站接到报警后需要派多少消防队员前去救火呢？派遣的队员越多，森林的损失越小，但是救援的开支会越大，所以需要综合考虑森林损失费和救援费与消防队员人数之间的关系，以总费用最小来决定派出队员的数目。
二、数学建模问题分析：损失费通常正比于森林烧毁的面积，而烧毁面积与失火、灭火(指火被扑灭)的时间有关，灭火时间又取决于消防队员数目，队员越多灭火越快．救援费除与消防队员人数有关外，也与灭火时间长短有关。
记失火时刻为0=t ，开始救火时刻为1t t =，灭火时刻为2t t =。
设在时刻t 森林烧毁面积为)(t B ，则造成损失的森林烧毁面积为)(2t B ．建模要对函数)(t B 的形式做出合理的简单假设． 研究dt dB 比)(t B 更为直接和方便。
dtdB 是单位时间烧毁面积，表示火势蔓延的程度．在消防队员到达之前，即10t t ≤≤火势越来越大，即dtdB 随t 的增加而增加；开始救火以后，即21t t t ≤≤．如果消防队员救火能力足够强，火势会越来越小，即dt dB 应减小，并且当2t t =时0=dtdB ． 救援费可分为两部分；一部分是灭火器材的消耗及消防队员的薪金等，与队员人数及灭火所用的时间均有关，另一部分是运送队员和器材等一次性支出，只与队员人数有关． 模型假设：需要对烧毁森林的损失费、救援费及火势蔓延程度dt dB的形式作出假设。
1． 损失费与森林烧毁面积)(2t B 成正比，比例系数1c ，1c 即烧毁单位面积的损失费．2． 从失火到开始救火这段时间(10t t ≤≤)内，火势蔓延程度dt dB与时间t 成正比，比例系数β称火势蔓延速度。
MATLAB与控制系统仿真实验报告第一篇：MATLAB与控制系统仿真实验报告《MATLAB与控制系统仿真》实验报告2013-2014学年第 1 学期专业：班级：学号：姓名：实验三 MATLAB图形系统一、实验目的：1.掌握绘制二维图形的常用函数。
2.掌握绘制三维图形的常用函数。
3.熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。
4.掌握绘制图形的辅助操作。
二、实验原理：1，二维数据曲线图（1）绘制单根二维曲线plot(x,y);（2）绘制多根二维曲线plot(x,y)当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。
当x，y是同维矩阵时，则以x，y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
（3）含有多个输入参数的plot函数plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)（4）具有两个纵坐标标度的图形plotyy(x1,y1,x2,y2)2,图形标注与坐标控制1）title(图形名称)；2）xlabel（x轴说明）3）ylabel（y轴说明）4）text（x，y图形说明）5）legend（图例1，图例2，…）6）axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）3, 图形窗口的分割 subplot（m,n,p）4,三维曲线plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2，选项2，…,xn,yn,zn,选项n）5，三维曲面mesh(x,y,z,c)与surf(x,y,z,c)。
一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵。
X，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。
6，图像处理1）imread和imwrite函数这两个函数分别用于将图象文件读入matlab工作空间，以及将图象数据和色图数据一起写入一定格式的图象文件。
2）image和imagesc函数这两个函数用于图象显示。
为了保证图象的显示效果，一般还应使用colormap函数设置图象色图。
《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书（2010）一．仿真实验内容及要求：1．MATLAB软件要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB 仿真集成环境Simulink的使用。
2．各章节实验内容及要求1）第三章 线性系统的时域分析法对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制器的作用；在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。
对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在时，试采用微分反馈使系统的性能满足给定的设计指标。
2）第四章 线性系统的根轨迹法在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5；利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）；在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18，并对结果进行分析。
3）第五章 线性系统的频域分析法利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线；4）第六章 线性系统的校正利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能。
5）第七章 线性离散系统的分析与校正利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。
利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。
二．仿真实验时间安排及相关事宜1．依据课程教学大纲要求，仿真实验共6学时，教师可随课程进度安排上机时间，学生须在实验之前做好相应的准备，以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容；2．实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告；3．仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订；4．仿真实验报告必须在本学期第15学周结束之前上交授课教师。
MATLAB在火灾安全与控制中的应用实例1. 引言火灾是一种危险而具有破坏力的自然现象，给人们的生命和财产安全带来了巨大威胁。
随着科技的进步，火灾安全与控制技术也在不断发展，为我们提供了更加有效的手段来预防和应对火灾。
本文将探讨MATLAB在火灾安全与控制中的应用实例。
2. 火灾预测与预警系统火灾预测与预警系统是火灾安全工程中的重要组成部分。
通过使用MATLAB的数据分析和模拟功能，我们可以对火灾发生的可能性进行预测，并及时发出预警信号。
例如，我们可以使用MATLAB中的统计分析工具对历史火灾数据进行分析，找出火灾发生的规律，然后编写相应的预测算法。
同时，结合地理信息系统（GIS）与MATLAB的集成，我们可以根据不同地理环境进行火灾风险评估，并生成相应的预警信息。
3. 火灾模拟与仿真火灾模拟与仿真是火灾安全工程中的重要手段之一。
通过使用MATLAB的数值计算和建模功能，我们可以对火灾扩散、烟气蔓延等情况进行模拟和仿真。
例如，我们可以通过建立数学模型，考虑燃烧、热传导、物质传输等因素，并使用MATLAB进行求解和可视化展示。
这样可以帮助我们更好地了解火灾发展的过程，为防火措施的制定提供科学依据。
4. 消防设备智能控制消防设备的智能控制是火灾安全工程中的另一个重要领域。
通过使用MATLAB的图像处理和机器学习功能，我们可以对火灾监测设备进行智能化设计。
例如，我们可以使用MATLAB对火焰图像进行分析，实现火焰检测和辨识。
同时，使用基于MATLAB的控制算法，我们可以实现自动灭火装置的控制和优化，提高灭火效率和减少灭火时间。
5. 火灾烟气控制与管理系统火灾烟气是火灾安全工程中的一个重要参数。
控制和管理火灾烟气可以减少人员伤亡和财产损失。
通过使用MATLAB的优化和协同控制功能，我们可以设计出高效的火灾烟气控制与管理系统。
例如，我们可以使用MATLAB对烟气分布进行建模和仿真，然后使用模型预测和优化方法进行控制策略设计。
2012年3月郑州大学学报（工学版）Mar.2012第33卷第2期Journal of Zhengzhou University （Engineering Science ）Vol.33No.2收稿日期：2011－10－22；修订日期：2011－12－29基金项目：河南省重大公益性科研项目（0811********）；河南省自然科学研究计划项目（2011A480004）．作者简介：周俊杰（1974－），男，河南太康人，郑州大学副教授，博士，主要研究方向为数值计算技术及其在过程设备中的应用，E-mail ：zhoujj@zzu．edu．cn．文章编号：1671－6833（2012）02－0051－04基于MATLAB /Simulink 的燃烧过程控制系统仿真周俊杰，房全国，王定标（郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001）摘要：通过仿真软件MATLAB /Simulink 利用Ziegler-Nichols 整定法确定了燃料控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量控制系统的PID 控制器的参数，并建立了燃烧过程控制系统的仿真模型．仿真结果表明，在燃料流量、空气流量受chip 信号干扰时，系统控制的蒸汽压力最大超调量为0．36%，响应时间为46．5s ，系统的稳定程度和响应速度都比较好．MATLAB /Simulink 仿真软件为燃烧过程控制系统的分析、评估研究提供了有效途径．关键词：燃烧过程控制系统；MATLAB /Simulink ；系统仿真中图分类号：TP273；TK224文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1671－6833．2012．02．0130引言燃烧过程在许多工业过程中都是必要的一环，如电厂锅炉的燃烧问题、流化床生产过程的燃烧问题等．燃烧过程的控制是燃烧过程的重要环节，控制系统的性能直接关系到设备和工作人员的安全问题及节能问题，提高燃烧过程的自动控制水平，对当前技术改造和节能工作具有重要意义．目前燃烧过程控制系统的研究受到许多人的关注．姚若玉［1］、杨长亮［2］采用模糊自整定PID 的控制方法，对锅炉的燃烧系统进行了控制规律的设计．薛福珍等［3］针对锅炉燃烧系统多变量、强耦合、大时滞的复杂性，提出一种多变量时滞对象的控制方法，解决了在负荷变化时对象模型的参数不确定性．吕剑虹等［4］结合燃烧控制系统实际工程，提出了优化送、引风控制系统的方法，改善了控制系统质量．吴明永［5］对燃烧控制系统进行了仿真和性能分析，提出了蒸汽压力控制系统采用模糊自适应PID 串级控制能增强系统的抗干扰能力．笔者利用MATLAB /Simulink 工具箱［6－7］对燃油锅炉燃烧过程控制系统进行仿真并对控制系统的性能进行分析，确保燃烧系统安全、经济地运行，为燃烧过程控制系统的分析、评估研究提供有效途径．1燃烧过程的主要控制系统燃烧控制主要由蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统组成［8］．锅炉燃烧的目的是生产蒸汽供其他生产环节使用．一般生产过程中蒸汽的控制是通过压力实现的，随着后续环节的生产用量不同，反映在燃油蒸汽锅炉环节就是蒸汽压的波动．蒸汽压力是衡量蒸汽供求关系是否平衡的重要指标，是蒸汽的重要参数．蒸汽压力过低或过高，对于金属导管和负荷设备都是不利的．在锅炉运行过程中，蒸汽压力降低，说明负荷设备的蒸汽消耗量大于锅炉的蒸发量；蒸汽压力升高，表明负荷设备的蒸汽消耗量小于锅炉的蒸发量．因此，控制蒸汽压力，是安全生产的需要，是维持负荷设备正常工作的需要，也是保证燃烧经济性的需要．保证蒸汽压力恒定的主要手段是随着蒸汽压力波动及时调节燃烧产生的热量，而燃烧产生热量的调节是通过控制所供应的燃料量以及适当比例的助燃空气实现的．因此，蒸汽压力是最终被控制量，可以根据生成情况确定，燃料量是根据蒸汽压力确定的，空气供应量根据空气量与燃料量的合理比值确定．蒸汽压力控制系统、燃料空气比值控制系统结构简图及框图的方案如图1、图2所示．52郑州大学学报（工学版）2012年图1蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统的简图Fig．1Structure diagram of stream pressure control and fuel air ratio control system2燃烧过程控制系统的仿真2．1数学模型燃料流量被控对象：G（s）=213s+1e－3s；（1）燃料流量至蒸汽压力关系约为：G（s）=3；（2）蒸汽压力至燃料流量关系约为：G（s）=13；（3）蒸汽压力检测变换系统数学模型：G（s）=1；（4）燃料流量检测变换系统数学模型：G（s）=1；（5）燃料流量与控制流量比值：G（s）=12；（6）空气流量被控对象：G（s）=28s+1e－2s．（7）2．2控制系统PID控制器的参数整定PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，它根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间．工程整定方法［9］主要有：Ziegler-Nichols整定法、临界比例度法、衰减曲线法．这3种方法各有特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定．但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善．图2蒸汽压力控制和燃料空气比值控制系统框图Fig．2Scheme of steam pressure control and fuel air ratio control system在Simulink中建立燃料流量闭环控制系统、蒸汽压力闭环控制系统、空气流量闭环控制系统的单位阶跃输入仿真框图，如图3所示．利用Zie-gler-Nichols整定法初步整定燃料控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量控制系统中的PID控制器的参数，在仿真框图中调整完善后得最终参数整定结果见表1，此时对应的燃料流量闭环控制系统、蒸汽压力控制系统、空气流量闭环控制系统的单位阶跃系统响应如图4所示．2．3控制系统的仿真模型利用以上PID控制器参数，建立燃烧过程控制系统的仿真模型．假设蒸汽压力设定值为20，燃料流量、空气流量受外界干扰，干扰信号为chip 信号（幅值为ʃ0．1的随机干扰），如图5所示，则燃烧过程控制系统的仿真模型如图6所示．表1控制器参数整定结果Tab．1Controller parameter setting results控制系统PID控制器K P K I K D 燃料流量控制系统燃料流量调节器1．150．100蒸汽压力控制系统蒸汽压力调节器1．0000空气流量控制系统空气流量调节器1．000．1502．4仿真结果在MATLAB/Simulink中建立燃烧过程控制系统仿真图，仿真结果如图7所示．由仿真结果图可以看出，当燃料流量、空气流量受chip信号干扰时，系统控制的蒸汽压力最大超调量为0．36%，响应时间为46．5s，系统的稳定程度和响应速度都比较好，满足控制系统的性能要求．第2期周俊杰，等：基于MATLAB/Simulink的燃烧过程控制系统仿真533结束语通过对燃烧过程控制系统的分析，建立了控制系统的数学模型．通过仿真软件MATLAB/Sim-ulink利用Ziegler-Nichols整定法确定了PID控制器的参数，并建立了燃烧过程控制系统的仿真模型．通过仿真结果分析得到当燃料流量、空气流量受chip信号干扰时，系统控制的蒸汽压力最大超调量为0．36%，响应时间为46．5s，系统的稳定程度和响应速度都比较好．MATLAB/Simulink仿真软件为燃烧过程控制系统的分析、评估研究提供了有效途径．54郑州大学学报（工学版）2012年图7燃烧过程控制系统仿真结果Fig．7Simulation results of combustionprocess control system参考文献：［1］姚若玉．基于模糊控制理论的锅炉燃烧系统控制［D］．西安：西安建筑科技大学机电工程学院，2003．［2］杨长亮．基于模糊PID控制的燃气热水锅炉燃烧控制系统研究［D］．成都：电子科技大学自动化工程学院，2010．［3］薛福珍，刘涛，尹君，等．电厂锅炉燃烧过程改进方案及实现［J］．控制工程，2008，15（2）：124－126．［4］吕剑虹，王建武，杨榕，等．电厂锅炉燃烧控制系统优化［J］．中国电力，2001，34（10）：34－38．［5］吴明永．工业锅炉控制策略研究与控制系统设计［D］．兰州：兰州理工大学电气工程与信息工程学院，2009．［6］王正林，王胜开．MATLAB/Simulink与控制系统仿真［M］．北京：电子工业出版社，2008．［7］夏玮，李朝晖．MATLAB控制系统与实例详解［M］．北京：人民邮电出版社，2008．［8］郭阳宽，王正林．过程控制工程及仿真———基于MATLAB/Simulink［M］．北京：电子工业出版社，2009．［9］王毅，张早校．过程装备控制技术及应用［M］．北京：化学工业出版社，2007．Simulation of Combustion Process Control System Based on Matlab/SimulinkZHOU Jun-jie，FANG Quan-guo，WANG Ding-biao（School of Chemical Engineering＆Energy，Zhengzhou University，Zhengzhou450001，China）Abstract：Through simulation software Matlab/Simulink，this paper gets the PID controller parameters of fuel flow、steam pressure and air flow control system by using the method of Ziegler-Nichols，establishes the simula-tion model of combustion process control system．Simulation results show that if the fuel flow and air flow are disturbed by chip signal，steam pressure maximum overshoot is0．36%，and the response time is46．5s，sta-bility and response speed of control system are quite good．MATLAB/Simulink software provides an effective way for the analysis and evaluation study of combustion process control system．Key words：combustion process control system；Matlab/Simulink；system simulation（上接第50页）Study on the Vapor-Liquid Equilibrium for Cyclohexane-CyclohexanoneBinary System under Normal Atmospheric PressureWANG Xun-qiu，WANG Hui，YAN Bing-li，JIANG Deng-gao（School of Chemical and Energy Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou450001，China）Abstract：In order to calculate the vapor-liquid equilibrium（VLE）data of the multicomponent system，the VLE data of cyclohexane-cyclohexanone system were determined under normal atmospheric pressure（101．3 kPa）by using an improved Rose vapor-liquid equilibrium still，and the thermodynamic consistencies of the obtained data were examined．The results show that the experimental data satisfy the examination of the ther-modynamic consistencies．Then the VLE data obtained were correlated with Wilson equation and NRTL equa-tion respectively，and the model parameters of interaction energies between the molecules were determined by using the error sum squares of vapor phase composition as target function．The comparison of the experimental VLE data with those calculated with Wilson equation and NRTL equation shows that the deviations are little，which indicates that the models are suitable to be used for the engineering separation design．Key words：vapor-liquid equilibrium；cyclohexane；cyclohexanone；Wilson equation；NRTL equation。
毕业设计（论文）题目基于MATLAB控制系统仿真应用研究毕业设计（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，分析整个系统的构建，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，提供用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)：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。
MATLAB（Matrix Laboratory）是一款强大的数学建模和仿真软件，它在科学计算和工程领域有着广泛的应用。
元胞自动机是一种离散的动力系统，它由一组相同结构并具有相同规则的“元胞”组成，每个元胞在离散的时间步内基于其邻居元胞的状态和自身状态来进行状态更新。
森林火灾模拟是元胞自动机的典型应用，它可以帮助人们更好地理解森林火灾的传播规律和控制策略。
本文将结合MATLAB编程，通过一个森林火灾的元胞自动机例题，来介绍MATLAB在元胞自动机模拟中的应用。
1. 森林火灾的基本原理森林火灾是指在森林中由于各种原因引发的大规模的火灾事件。
森林火灾的传播受到诸多因素的影响，例如森林的植被密度、风向风速、气温湿度等环境因素。
元胞自动机模型可以很好地模拟这些复杂的传播规律，通过在二维空间中建立元胞格点，每个格点代表一个地理位置的状态（例如树木的状态），利用元胞之间的相互作用和更新规则，可以模拟出森林火灾的传播过程。
2. MATLAB元胞自动机基本原理MATLAB提供了丰富的工具和函数，能够方便地对元胞自动机进行建模和仿真。
在MATLAB中，可以通过矩阵和数组来表示元胞格点的状态，利用循环和条件判断等基本编程结构来实现元胞自动机的状态更新和演化过程。
MATLAB还提供了丰富的可视化工具，可以直观地展示元胞自动机的模拟结果，为用户提供直观、形象的信息展示。
3. 在MATLAB中实现森林火灾的元胞自动机模拟为了演示MATLAB在森林火灾模拟中的应用，我们将以一个简单的例题为例，介绍如何在MATLAB中实现森林火灾的元胞自动机模拟。
假设我们在一个10x10的方形森林区域内进行模拟，森林区域中的每个格点代表一个树木的状态，1表示有树木，0表示无树木。
我们将随机选取一个格点作为火灾起点，然后依据一定的传播规则模拟森林火灾的传播过程。
4. MATLAB代码实现（1）创建森林区域的初始状态利用MATLAB的随机数生成函数，我们可以创建一个10x10的矩阵表示森林区域的初始状态。
基于MATLAB的离心泵和管路性能参数测试仿真系统
丁世云;张继游;林国祥
【期刊名称】《武汉工业学院学报》
【年(卷),期】2007(026)004
【摘要】利用离心泵和管路性能测试系统所测试的数据,基于MATLAB7.1开发了实验仿真系统软件.通过该仿真系统,可快速得到离心泵和管路性能参数的特性曲线和拟合函数,大大地简化泵的性能测定工作.
【总页数】4页(P38-40,60)
【作者】丁世云;张继游;林国祥
【作者单位】武汉工业学院,机械工程系,湖北,武汉,430023;武汉工业学院,机械工程系,湖北,武汉,430023;武汉工业学院,机械工程系,湖北,武汉,430023
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于Matlab/Flightgear飞机飞行性能的可视化仿真系统 [J], 郭卫刚;韩维;王秀霞
2.离心泵变频控制对分支管路流量控制性能的影响分析 [J], 罗小妮;李翠;田占军
3.离心泵变频控制对分支管路流量控制性能的影响分析 [J], 罗雄麟;叶松涛;许锋
4.分支管路离心泵偏离设计工况下使用的性能调节 [J], 李祺;张素香;孙铁;冯春英;白石
5.基于Matlab的锁定放大器性能仿真系统 [J], 肖仲喆; 黄敏
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