控制系统仿真与CAD课程设计报告

实验一MATLAB的实验环境及基本命令一实验目的：1．学习了解MA TLAB的实验环境2．在MA TLAB系统命令窗口练习有关MA TLAB命令的使用。

二实验步骤1．学习了解MA TLAB的实验环境：在Windows桌面上，用mouse双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口：图1-1 MA TLAB系统命令窗口①在命令提示符”>>”位置键入命令:help此时显示MA T ALAB 的功能目录， 其中有“Matlab\general ”，“toolbox\control ”等；阅读目录的内容；② 键入命令：intro此时显示MA TLAB 语言的基本介绍，如矩阵输入、数值计算、曲线绘图等。

要求阅读命令平台上的注释内容，以尽快了解MA TLAB 语言的应用。

③ 键入命令：help help显示联机帮助查阅的功能，要求仔细阅读。

④ 键入命令：into显示工具箱中各种工具箱组件和开发商的联络信息。

⑤ 键入命令：demo显示MA TLAB 的各种功能演示。

2． 练习MA TLAB 系统命令的使用。

① 表达式MA TLAB 的表达式由变量、数值、函数及操作符构成。

实验前应掌握有关变量、数值、函数及操作符的有关内容及使用方法。

练习1-1: 计算下列表达式:要求计算完毕后，键入相应的变量名，查看并记录变量的值。

②．向量运算： )6sin(/250π=d 2/)101(+=a )sin(3.2-=e c i b 53+=n 维向量是由n 个成员组成的行或列数组。

在MA TLAB 中，由分号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；由逗号或空号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；同维的向量可进行加减运算，乘法须遵守特殊的原则。

练习1-2已知：X=[2 ；-4；8]求 ：Y=R ＇；P=5*R ；E=X .*Y ；S=X ＇* Y练习1-3⑴产生每个元素为1的4维的行向量；⑵产生每个元素为0的4维的列向量；⑶产生一个从1到8的整数行向量，默认步长为1；⑷产生一个从π到0，间隔为π/3的行向量；③矩阵基本运算操作。

实验一实验一实验一实验一经典的连续系统仿真建模方法经典的连续系统仿真建模方法经典的连续系统仿真建模方法经典的连续系统仿真建模方法一非线性模型仿真一非线性模型仿真一非线性模型仿真一非线性模型仿真编写四阶编写四阶编写四阶rungekuttarungekuttarungekutta公式的计算程序对非线性模型公式的计算程序对非线性模型公式的计算程序对非线性模型33式进行仿真
end
figure(1)
plot([0:hStep:nCounter*hStep]',Hlevel)
Grid
2、函数文件
functionNewX=my_wsh(h,t0,x0,u0)
K1=l_2(t0,x0,u0);
K2=l_2(t0+h/2,x0+h*K1/2,u0);
K3=l_2(t0+h/2,x0+h*K2/2,u0);
U=0.55,h=30 U=0.55,h=40
U=0.55,h=41 U=0.55,h=42
U=0.55,h=45 U=0.55,h=48
结论：由图可知，当h大于41时RK4变得不稳定
（3）ode45脚本文件
clc
clear
close
[t,H]=ode45('ode4_5',[1 200],[1.2 1.1]);
function[dh]=l_2(t,x,u)
A=2;
ku=0.1/0.5;
alpha12 = 0.25/sqrt(1.5);
alpha2 = 0.25/sqrt(1.4);
dh(1)=(ku*(u(1))-x(1,1)/(2*sqrt(1.5)/alpha12)+u(2))/A;
dh(2)=(x(1,1)/(2*sqrt(1.5)/alpha12)-x(1,2)/(2*sqrt(1.4)/alpha2))/A;

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：21ms r L L L σ=-，r r r L T R =，222s r r m t rR 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 Lr 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 mm m s r r s s 2r r r rd d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαασψωψ+=+-+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 ββαββσψωψ+=--+[ ]Tr r s s X i i αβαβωψψ=[ ]Ts s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n LT i i L βααβψψ=-图00 打开simulink仿真程序图01打开库按钮图3 异步电机simulink结构图封装图4 带3相输入的异步电机框图图5. 3/2转换子系统图6. 2/3转换子系统注意：1）图5，6中标注的三角形增益为矩阵增益，假设输入为U,增益为矩阵C，那么，增益(Gain)环节的设置如下：图6. 增益环节设置2）UA电流输入设置如下：图7. 正弦电流参数设置3）仿真参数设置：如下系统输入：步骤1：打开simulink仿真程序。

《控制系统CAD 及仿真课程设计》任务书一、教学目标本课程设计是《控制系统CAD 及仿真》课程的综合设计实践环节。

它是为运用本课程所学知识、提高独立设计能力而进行的综合训练。

学生按照指导教师规定的题目和要求，完成控制系统的仿真建模、仿真算法、仿真设计和分析任务。

通过本课程设计，使学生深刻理解仿真原理和方法，掌握MA TLAB 平台下仿真算法的设计流程；进一步掌握SIMULINK 的模型与MATLAB 仿真程序的数据通讯方法。

从而提高学生的控制系统分析和设计能力，为学生今后从事控制系统研究工作打下良好的基础。

二、内容与要求课程设计内容1：采样控制系统的数字仿真实现要求学生分别采用差分方程递推求解法和连续部分按典型环节离散化法来设计采样控制系统的数字仿真程序，实现其仿真功能，绘出输出曲线。

（图中，11717.0172.2)(--+-=zz z D ） 课程设计内容2：PID 控制器的参数寻优要求学生设计PID 控制系统模型以及相应的参数整定仿真算法及程序，实现对系统参数的分析和完善。

在此基础上，基于单纯型寻优策略，设计PID 参数动态寻优仿真方案，三、教学文件与报告要求教学文件：张晓华主编.《控制系统数字仿真与CAD》（第二版）机械工业出版社.2004 课程设计报告内容包括：１仿真设计方案说明及论证；２设计所用仿真原理的说明；３仿真算法程序的说明；４模型构建、目标函数构建的方法；６系统运行状态调整及参数整定的说明７全部模型文件、程序文件以及仿真系统运行曲线和分析。

四、课程设计的考核与成绩评定办法学生在课程设计结束时提交课程设计报告。

内容围绕着设计任务书要求写。

成绩将根据课程设计情况和课设报告撰写情况进行综合考核。