利用simulink对自适应控制系统模型进行仿真分析

第一章前言

1.1 课题的意义：

本毕业设计旨在学习并比较各种自适应控制算法，掌握matlab语言，利用simulink对自适应控制系统模型进行仿真分析。

自适应控制是人们要求越来越高的控制性能和针对被控系统的高度复杂化，高度不确定性的情况下产生的，是人工智能渗入到应用科技领域的必然结果。并在常规控制理论的基础上得到进一步的发展和提高。进入21世纪以来，智能控制技术和远程监测技术继续飞速发展，逐渐被应用到电力、交通和物流等领域。从卫星智能控制，到智能家居机器人；从公共场所的无线报警系统，到家用煤气、自来水等数据的采集。可以说，智能控制技术和远程监测技术己经渗透到了人们日常生活之中，节约了大量的人力和物力，给人们的日常生活带来了极大的便利。目前，自适应控制的研究以认知科学、心理学、社会学、系统学、语言学和哲学为基础，有效的把数字技术、远程通信、计算机网络、数据库、计算机图形学、语音与听觉、机器人学、过程控制等技术有机的结合，提供了解决复杂问题的有效手段。

自适应控制是在人们在追求高控制性能、高度复杂化和高度不确定性的被控系统情况下产生的，是人工智能渗入到应用科技领域的必然结果，并在常规控制理论的基础上得到进一步的发展和提高。主要研究对象从单输入、单输出的常系数线性系统，发展为多输入、多输出的复杂控制系统。自适应控制理论的产生为解决复杂系统控制问题开辟了新的途径，成为当下控制领域的研究和发展热点。

1.2 国内外研究概况及发展趋势：

1943年，心理学家W·Mcculloch和数理逻辑学家W·Pitts在分析、总结神经元基本特性的基础上首先提出神经元的数学模型。此模型沿用至今，并且直接影响着这一领域研究的进展。因而，他们两人可称为人工神经网络研究的先驱。1945年冯·诺依曼领导的设计小组试制成功存储程序式电子计算机，标志着电子计算机时代的开始。1948年，他在研究工作中比较了人脑结构与存储程序式计算机的根本区别，提出了以简单神经元构成的再生自动机网络结构。但是，由于指令存储式计算机技术的发展非常迅速，迫使他放弃了神经网络研究的新途径，继续投身于指令存储式计算机技术的研究，并在此领域作出了巨大贡献。虽然，冯·诺依曼的名字是与普通计算机联系在一起的，但他也是人工神经网络研究的先驱之一。

50年代末，F·Rosenblatt设计制作了“感知机”，它是一种多层的神经网络。这项工作首次把人工神经网络的研究从理论探讨付诸工程实践。当时，世界上许多实验室仿效制作感知机，分别应用于文字识别、声音识别、声纳信号识别以及学习记忆问题的研究。然而，这次人工神经网络的研究高潮未能持续很久，许多人陆续放弃了这方面的研究工作，这是因为当时数字计算机的发展处于全盛时期，许多人误以为数字计算机可以解决人工智能、模式识别、专家系统等方面的一切问题，使感知机的工作得不到重视；其次，当时的电子技术工艺水平比较落后，主要的元件是电子管或晶体管，利用它们制作的神经网络体积庞大，价格昂贵，要制作在规模上与真实的神经网络相似是完全不可能的；另外，在1968年一本名为《感知机》的著作中指出线性感知机功能是有限的，它不能解决如异感这样的基本问题，而且多层网络还不能找到有效的计算方法，这些论点促使大批研究人员对于人工神经网络的前景失去信心。60年代末期，人工神经网络的研究进入了低潮。

另外，在60年代初期，Widrow提出了自适应线性元件网络，这是一种连续取值的线性加权求和阈值网络。后来，在此基础上发展了非线性多层自适应网络。当时，这些工作虽未标出神经网络的名称，而实际上就是一种人工神经网络模型。随着人们对感知机兴趣的衰退，神经网络的研究沉寂了相当长的时间。80年代初期，模拟与数字混合的超大规模集成电路制作技术提高到新的水平，完全付诸实用化，此外，数字计算机的发展在若干应用领域遇到困难。这一背景预示，向人工神经网络寻求出路的时机已经成熟。美国的物理学家Hopfield于1982年和1984年在美国科学院院刊上发表了两篇关于人工神经网络研究的论文，引起了巨大的反响。人们重新认识到神经网络的威力以及付诸应用的现实性。随即，一大批学者和研究人员围绕着Hopfield 提出的方法展开了进一步的工作，形成了80年代中期以来人工神经网络的研究热潮。

1985年，Ackley，Hinton，and Sejnowski将模拟退火算法应用到神经网络训练中，提出了Boltzmann机，该算法具有逃离极值的优点，但是训练时间需要很长。1986年，Rumelhart，Hinton，and Williams提出了多层前馈神经网络的学习算法，即BP 算法。它从证明的角度推导算法的正确性，是学习算法有理论依据。从学习算法角度上看，是一个很大的进步。1988年，Broomhead and Lowe第一次提出了径向基网络：RBF网络。

1.3 设计要求

1、设计要求

1)首先完成简单控制系统模块的仿真分析；

2)提出自适应控制系统设计的方法；

3)建立基于神经网络的自适应控制系统的仿真模型；

4)利用simulink对基于神经网络的自适应控制系统模型进行仿真；

5)从仿真结果分析基于神经网络模型的自适应控制算法的性能。

2、原始资料

1)MATLAB语言；

2)控制系统设计的基础理论；

3)Simulink中控制系统模块的应用；

4)翻译相关课题英文资料。

第二章神经网络

2.1神经网络简介

人工神经网络（artificial neural network，ANN）是模仿生物神经网络功能的一种经验模型。生物神经元受到传入的刺激，其反应又从输出端传到相联的其它神经元，输入和输出之间的变换关系一般是非线性的。神经网络是由若干简单（通常是自适应的）元件及其层次组织，以大规模并行连接方式构造而成的网络，按照生物神经网络类似的方式处理输入的信息。模仿生物神经网络而建立的人工神经网络，对输入信号有功能强大的反应和处理能力[9]。

神经网络是由大量的处理单元（神经元）互相连接而成的网络。为了模拟大脑的基本特性，在神经科学研究的基础上，提出了神经网络的模型。但是，实际上神经网络并没有完全反映大脑的功能，只是对生物神经网络进行了某种抽象、简化和模拟[8]。神经网络的信息处理通过神经元的互相作用来实现，知识与信息的存储表现为网络元件互相分布式的物理联系。神经网络的学习和识别取决于各种神经元连接权系数的动态演化过程。

若干神经元连接成网络，其中的一个神经元可以接受多个输入信号，按照一定的规则转换为输出信号。由于神经网络中神经元间复杂的连接关系和各神经元传递信号的非线性方式，输入和输出信号间可以构建出各种各样的关系，因此可以用来作为黑箱模型，表达那些用机理模型还无法精确描述、但输入和输出之间确实有客观的、确定性的或模糊性的规律。因此，人工神经网络作为经验模型的一种，在化工生产、研究和开发中得到了越来越多的用途。

Simulink仿真参数设定

simulink中的solver各选项表示的意思ZZ 2007-05-11 21:12 | (分类:默认分类) 构建好一个系统的模型之后，接下来的事情就是运行模型，得出仿真结果。运行一个仿真的完整过程分成三个步骤：设置仿真参数，启动仿真和仿真结果分析。 一、设置仿真参数和选择解法器 设置仿真参数和选择解法器，选择Simulation菜单下的Parameters命令，就会弹出一个仿真参数对话框，它主要用三个页面来管理仿真的参数。 Solver页，它允许用户设置仿真的开始和结束时间，选择解法器，说明解法器参数及选择一些输出选项。 Workspace I/O页，作用是管理模型从MATLAB工作空间的输入和对它的输出。 Diagnostics页，允许用户选择Simulink在仿真中显示的警告信息的等级。 1、Solver页 此页可以进行的设置有：选择仿真开始和结束的时间；选择解法器，并设定它的参数；选择输出项。 仿真时间：注意这里的时间概念与真实的时间并不一样，只是计算机仿真中对时间的一种表示，比如10秒的仿真时间，如果采样步长定为0.1，则需要执行100步，若把步长减小，则采样点数增加，那么实际的执行时间就会增加。一般仿真开始时间设为0，而结束时间视不同的因素而选择。总的说来，执行一次仿真要耗费的时间依赖于很多因素，包括模型的复杂程度、解法器及其步长的选择、计算机时钟的速度等等。 仿真步长模式：用户在Type后面的第一个下拉选项框中指定仿真的步长选取方式，可供选择的有Variable-step（变步长）和Fixed-step（固定步长）方式。变步长模式可以在仿真的过程中改变步长，提供误差控制和过零检测。固定步长模式在仿真过程中提供固定的步长，不提供误差控制和过零检测。用户还可以在第二个下拉选项框中选择对应模式下仿真所采用的算法。 变步长模式解法器有：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb和discrete。ode45：缺省值，四/五阶龙格－库塔法，适用于大多数连续或离散系统，但不适用于刚性（stiff）系统。它是单步解法器，也就是，在计算y(tn)时，它仅需要最近处理时刻的结果y(tn-1)。一般来说，面对一个仿真问题最好是首先试试ode45。 ode23：二/三阶龙格－库塔法，它在误差限要求不高和求解的问题不太难的情况下，可能会比ode45更有效。也是一个单步解法器。 ode113：是一种阶数可变的解法器，它在误差容许要求严格的情况下通常比ode45有效。ode113是一种多步解法器，也就是在计算当前时刻输出时，它需要以前多个时刻的解。 ode15s：是一种基于数字微分公式的解法器（NDFs）。也是一种多步解法器。适用于刚性系统，当用户估计要解决的问题是比较困难的，或者不能使用ode45，或者即使使用效果也不好，就可以用ode15s。 ode23s：它是一种单步解法器，专门应用于刚性系统，在弱误差允许下的效果好于ode15s。它能解决某些ode15s所不能有效解决的stiff问题。 ode23t：是梯形规则的一种自由插值实现。这种解法器适用于求解适度stiff的问题而用户又需要一个无数字振荡的解法器的情况。 ode23tb：是TR-BDF2的一种实现， TR-BDF2 是具有两个阶段的隐式龙格－库塔公式。discrtet：当Simulink检查到模型没有连续状态时使用它。 固定步长模式解法器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete。 ode5：缺省值，是ode45的固定步长版本，适用于大多数连续或离散系统，不适用于刚性系统。

simulink仿真全参数设置

1.变步长(Variable—Step)求解器 可以选择的变步长求解器有：ode45，ode23，ode113，odel5s，ode23s和discret．缺省情况下，具有状态的系统用的是ode45；没有状态的系统用的是discrete． 1)ode45基于显式Runge—Kutta(4，5)公式，Dormand—Prince对．它是—个单步求解器(solver)。也就是说它在计算y(tn)时，仅仅利用前一步的计算结果y(tn-1)．对于大多数问题．在第一次仿真时、可用ode45试一下． 2)ode23是基于显式Runge—Kutta(2，3)．Bogackt和Shampine对．对于宽误差容限和存在轻微刚性的系统、它比ode45更有效一些．ode23也是单步求解器．3)odell3是变阶Adams-Bashforth—Moulton PECE求解器．在误差容限比较严时，它比ode45更有效．odell3是一个多步求解器，即为了计算当前的结果y(tn），不仅要知道前一步结果y(tn-1)，还要知道前几步的结果y(tn-2)，y(tn-3)，…； 4)odel5s是基于数值微分公式(NDFs)的变阶求解器．它与后向微分公式BDFs(也叫Gear方法)有联系．但比它更有效．ode15s是一个多步求解器，如果认为一个问题是刚性的，或者在用ode45s时仿真失败或不够有效时，可以试试odel5s。odel5s是基于一到五阶的NDF公式的求解器．尽管公式的阶数越高结果越精确，但稳定性会差一些．如果模型是刚性的，并且要求有比较好的稳定性，应将最大的阶数减小到2．选择odel5s求解器时，对话框中会显示这一参数．可以用ode23求解器代替。del5s，ode23是定步长、低阶求解器． 5)ode23s是基于一个2阶改进的Rosenbrock公式．因为它是一个单步求解器，所以对于宽误差容限，它比odel5s更有效．对于一些用odel5s不是很有效的刚性问题，可以用它解决． 6)ode23t是使用“自由”内插式梯形规则来实现的．如果问题是适度刚性，而且需要没有数字阻尼的结果，可采用该求解器． 7)ode23tb是使用TR—BDF2来实现的，即基于隐式Runge—Kutta公式，其第一级是梯形规则步长和第二级是二阶反向微分公式．两级计算使用相同的迭代矩阵．与ode23s相似，对于宽误差容限，它比odtl5s更有效． 8)discrete(变步长)是simulink在检测到模型中没有连续状态时所选择的一种求解器．

PID控制系统的Simulink仿真分析

实验报告 课程名称：MATLAB语言与控制系统仿真 实验项目：PID控制系统的Simulink仿真分析专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期： 机械工程实验教学中心

注：1、请实验学生及指导教师实验前做实验仪器设备使用登记； 2、请各位学生大致按照以下提纲撰写实验报告，可续页； 3、请指导教师按五分制（优、良、中、及格、不及格）给出报告成绩； 4、课程结束后，请将该实验报告上交机械工程实验教学中心存档。 一、实验目的和任务 1．掌握PID 控制规律及控制器实现。 2．掌握用Simulink 建立PID 控制器及构建系统模型与仿真方法。 二、实验原理和方法 在模拟控制系统中，控制器中最常用的控制规律是PID 控制。PID 控制器是一 种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID 控制规律写成传递 函数的形式为 s K s Ki K s T s T K s U s E s G d p d i p ++=++==)1 1()() ()( 式中，P K 为比例系数；i K 为积分系数；d K 为微分系数；i p i K K T =为积分时间常数； p d d K K T =为微分时间常数；简单来说，PID 控制各校正环节的作用如下： （1）比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产 生控制作用，以减少偏差。 （2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积 分时间常数i T ，i T 越大，积分作用越弱，反之则越强。 （3）微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大 之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调 节时间。 三、实验使用仪器设备（名称、型号、技术参数等） 计算机、MATLAB 软件 四、实验内容(步骤） 1、在MATLAB 命令窗口中输入“simulink ”进入仿真界面。 2、构建PID 控制器：（1）新建Simulink 模型窗口（选择“File/New/Model ”）,在 Simulink Library Browser 中将需要的模块拖动到新建的窗口中，根据PID 控制器的 传递函数构建出如下模型：

复杂过程控制系统设计与Simulink仿真

银河航空航天大学 课程设计 （论文） 题目复杂过程控制系统设计与Simulink仿 真 班级 学号 学生姓名 指导教师

目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (2) 2. 三种系统结构和原理 (3) 2.1 串级控制系统 (3) 2.2 前馈控制系统 (3) 2.3 解耦控制系统 (4) 3. 建立Simulink模型 (5) 3.1 串级 (5) 3.2 前馈 (5) 3.3 解耦 (7) 4. 课设小结及进一步思想 (15) 参考文献 (15) 附录设备清单 (16)

复杂过程控制系统设计与Simulink仿真 姬晓龙银河航空航天大学自动化分校 摘要：本文主要针对串级、前馈、解耦三种复杂过程控制系统进行设计，以此来深化对复杂过程控制系统的理解，体会复杂过程控制系统在工业生产中对提高产品产量、质量和生产效率的重要作用。建立Simulink模型，学习在工业过程中进行系统分析和参数整定的方法，为毕业设计对模型进行仿真分析及过程参数整定做准备。 关键字：串级；前馈；解耦；建模；Simulink。 0.前言 单回路控制系统解决了工业过程自动化中的大量的参数定制控制问题，在大多数情况下这种简单系统能满足生产工艺的要求。但随着现代工业生产过程的发展，对产品的产量、质量，对提高生产效率、降耗节能以及环境保护提出了更高的要求，这便使工业生产过程对操作条件要求更加严格、对工艺参数要求更加苛刻，从而对控制系统的精度和功能要求更高。为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成比单回路系统“复杂”一些的控制系统，如串级控制（双闭环控制）、前馈控制大滞后系统控制（补偿控制）、比值控制（特殊的多变量控制）、分程与选择控制（非线性切换控制）、多变量解耦控制（多输入多输出解耦控制）等等。从结构上看，这些控制系统由两个以上的回路构成，相比单回路系统要多一个以上的测量变送器或调节器，以便完成复杂的或特殊的控制任务。这类控制系统就称为“复杂过程控制系统”，以区别于单回路系统这样简单的过程控制系统。 计算机仿真是在计算机上建立仿真模型，模拟实际系统随时间变化的过程。通过对过程仿真的分析，得到被仿真系统的动态特性。过程控制系统计算机仿真，为流程工业控制系统的分析、设计、控制、优化和决策提供了依据。同时作为对先进控制策略的一种检验，仿真研究也是必不可少的步骤。控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算机数学与计算机技术的综合性学科。控制系统仿真是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型代替实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。在进行计算机仿真时，十分耗费时间与精力的是编制与修改仿真程序。随着系统规模的越来越大，先进过程控制的出现，就需要行的功能强大的仿真平台Math Works公司为MATLAB提供了控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink，这为过程控制系统设计与参数整定的计算与仿真提供了一个强有力的工具，使过程控制系统的设计与整定发生了革命性的变化。

MATLAB第六章simulink仿真答案

实验四 SIMULINK 仿真实验 一、 实验目的 1. 学习SIMULINK 的实验环境使用。 2. 掌握SIMULINK 进行结构图仿真的方法。 二、 实验内容 1．控制系统结构图仿真 给定被控对象) 1(10 )(+= s s s G ,控制器111.0145.0)(++=s s s D ,按以下两种情 况设计SIMULINK 仿真结构图（给定信号是单位阶跃信号）。 （1） 无控制器时被控对象单位负反馈。 （2） 控制器与被控对象串连接成单位负反馈。 给定的仿真参数： （1） 信号源参数设置: 阶跃信号（Step ）的Step time 设为0秒。 （2）仿真参数设置: 仿真时间 0～10秒，求解器选定步长(Fixed-step)的ode5,仿真步长（Fixed step size ）设为0.02秒。 实验要求： (1) 在SIMULINK 中对设计的结构图进行仿真，观察输入信号，输出信号和控制信号。 (1) 记录保存两种情况下的响应波形（适当调整时间轴和纵轴坐标，使图形显示适中，同时在图中求出系统的超调和调节时间（按2％的误差带）。

123 45678910 00.20.40.60.8 1 1.2 1.4 时间 (seconds) d a t a 时序图: 0123 45678910 0.20.40.60.81 1.21.41.6 1.8时间 (seconds) d a t a 时序图:

2．动态系统微分方程仿真 在SIMULINK 中求解下列二阶微分方程代表的动态系统在阶跃信号作用下的状态响应。 给定的仿真参数： （1） 信号源参数设置：阶跃信号（Step ）的Step time 设为0秒。 （2） 仿真参数设置：仿真时间 0～8秒，求解器选变步长 (Variable-step)的ode45,最大仿真步长（Max step size ）设为0.01秒。 实验要求： （1） 据微分方程构造结构图。 （2） 结构图仿真。 a) 零状态仿真：x 1=0,x 2=0， b) 非零状态仿真：x 1=1，x 2=-1， c) 记录保存两种情况下的响应波形（适当调整时间轴和纵轴坐 标，使图形显示适中）。 1 22122110) (1,||210x y t u u x x x x x x ==++--==

实验四 PID控制系统的Simulink

自动控制理论 上 机 实 验 报 告 学院：机电工程学院 班级：13级电信一班 姓名： 学号：

实验四 PID 控制系统的Simulink 仿真分析 一、实验目的和任务 1．掌握PID 控制规律及控制器实现。 2．掌握用Simulink 建立PID 控制器及构建系统模型与仿真方法。 二、实验原理和方法 在模拟控制系统中，控制器中最常用的控制规律是PID 控制。PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID 控制规律写成传递函数的形式为a s K s Ki K s T s T K s U s E s G d p d i p ++=++==)11()()()( 式中，P K 为比例系数；i K 为积分系数；d K 为微分系数；i p i K K T = 为积分时间常数；p d d K K T =为微分时间常数； 简单来说，PID 控制各校正环节的作用如下： （1）比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立 即产生控制作用，以减少偏差。 （2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决 于积分时间常数i T ，i T 越大，积分作用越弱，反之则越强。 （3）微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。 三、实验使用仪器设备 计算机、MATLAB 软件 四、实验内容(步骤） 1、在MATLAB 命令窗口中输入“simulink ”进入仿真界面。 2、构建PID 控制器：（1）新建Simulink 模型窗口（选择“File/New/Model ”）,在Simulink Library Browser 中将需要的模块拖动到新建的窗口中，根据PID 控制器的传递函数构建出如下模型：

基于simulink的系统仿真实验报告(含电路、自控、数电实例)

《系统仿真实验》 实 验 报 告

目录 一《电路》仿真实例 (3) 2.1 简单电路问题 (3) 2.1.1 Simulink中仿真 (3) 2.1.2 Multisim中仿真 (4) 2.2 三相电路相关问题 (5) 二《自动控制原理》仿真实例 (7) 1.1 Matlab绘图 (7) 三《数字电路》仿真实例 (8) 3.1 555定时器验证 (8) 3.2 设计乘法器 (9) 四实验总结 (11)

一《电路》仿真实例 2.1 简单电路问题 课后题【2-11】如图所示电路，R0=R1=R3=4Ω，R2=2Ω,R4=R5=10Ω,直流电压源电压分别为10V、4V、6V，直流电流源电流大小为1A，求R5所在的支路的电流I。（Page49） 解：simulink和multisim都是功能很强大的仿真软件，下面就以这个简单的习题为例用这个两个软件分别仿真，进一步说明前者和后者的区别。 2.1.1 Simulink中仿真 注意事项：由于simulink中并没有直接提供DC current source，只有AC current source，开始的时候我只是简单的把频率调到了0以为这就是直流电流源了，但是并没有得到正确的仿真结果。后来问杨老师，

在老师的帮助下发现AC current source的窗口Help中明确的说明了交流变直流的方法：A zero frequency and a 90 degree phase specify a DC current source.然后我把相角改成90度后终于得到了正确的仿真结果，Display显示I=0.125A，与课本上答案一致。 2.1.2 Multisim中仿真

simulink仿真实验心得体会

竭诚为您提供优质文档/双击可除simulink仿真实验心得体会 篇一：matlab与simulink仿真学习心得 matlab与simulink仿真学习心得 班级：07610学号：0720xx姓名：吕天雄 一matlab学习心得体会与编程实践 学习matlab的心得体会 真正开始接触matlab是大二上就开始了，到现在已经一年多了，在此之间，matlab的确为我提供了很多便利。matlab的确不愧成为是草稿纸上的语言。我们不必去为很简单的显示效果图形去找一些什么其他软件或者研究比较复杂的计算机图形学，一个plot或者别的函数往往就可以得到很满意的效果。 其实最初开始学习matlab的时候感觉这个东西和c没什么两样，但是后来具体到一些东西，比如信号处理和数学建模上以后才感觉到使用matlab编写程序去验证结果比c 要节省很多时间，而且matlab写东西基本都是按照自己的思路平铺直叙很少去考虑什么函数的嵌套调用或者指针等等很头疼的东西。

关于matlab的学习，我感觉其实百度和matlab自带的help基本能够解决绝大数问题，而且一些比较好的论坛比如都会为你产生很大的帮助，关键是在于多动手实践，多思考。但是matlab毕竟只是一个工具，原理和一些基本的编程素 质还是必须有的，否则matlab最多也只能是验证一些别人 的东西而已，根本帮不上什么忙的。 遇到的一些问题的思考方式与解决办法 最开始用matlab的时候是在大物实验，实验要求去根 据测量得到的数据作出图。但是手动用铅笔去画确实很麻烦，所以用matlab确实可以省去很大的麻烦。但是第一次遇到 问的时候是有关极化坐标下的曲线拟合。 首先是一个物理实验的问题；在做一个关于光的偏振的实验的时候，最后的结果要在一个极化坐标下显示出来；因为数据是离散的，所以显示出来的图像是一个折来折去的一个东东；然后很自然的想法是对这个曲线进行插值处理。 但是极化坐标下matlab并未提供插值处理的函数，interp1这个函数只能在笛卡尔坐标系，也就是直角坐标系 下使用。 然后就想到把极坐标的数据转换的直角坐标系下， pol2cart可以实现这个想法，但是随后而来，也就是最后导致整个问题失败的关键也在这里。 pol2cart以后产生的一串数据中出现了重复的数据，那

实验四-SIMULINK仿真模型的建立及仿真

实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一） 一、实验目的： 1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。 2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。 3、熟悉Simulink仿真模型的建立。 4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统仿真。 二、实验内容： 1、设计SIMULINK仿真模型。 2、建立SIMULINK结构图仿真模型。 3、了解各模块参数的设定。 4、了解示波器的使用方法。 5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。 例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x’(0)=0m/s，要求创建该系统的SIMULINK 模型，并进行仿真运行。 步骤： 1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。 图一：SIMULINK模块浏览器

2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。 图二：已经复制进库模块的新建模型窗 3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。 4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再复制。 5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。如图三所示：

PID控制系统的Simulink仿真分析

实验报告 课程名称： MATLAB语言与控制系统仿真 实验项目： PID控制系统的Simulink仿真分析专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期： 机械工程实验教学中心

注：1、请实验学生及指导教师实验前做实验仪器设备使用登记； 2、请各位学生大致按照以下提纲撰写实验报告，可续页； 3、请指导教师按五分制（优、良、中、及格、不及格）给出报告成绩； 4、课程结束后，请将该实验报告上交机械工程实验教学中心存档。 一、实验目的和任务 1．掌握PID 控制规律及控制器实现。 2．掌握用Simulink 建立PID 控制器及构建系统模型与仿真方法。 二、实验原理和方法 在模拟控制系统中，控制器中最常用的控制规律是PID 控制。PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID 控制规律写成传递函数的形式为 s K s Ki K s T s T K s U s E s G d p d i p ++=++==)11()()()( 式中，P K 为比例系数；i K 为积分系数；d K 为微分系数；i p i K K T =为积分时间常数； p d d K K T =为微分时间常数；简单来说，PID 控制各校正环节的作用如下： （1）比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产 生控制作用，以减少偏差。 （2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积 分时间常数i T ，i T 越大，积分作用越弱，反之则越强。 （3）微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调

如何清晰的保存simulink仿真图及怎样在一个simulink仿真图中同时绘制

一．如何清晰的保存simulink仿真图 在做Simulink仿真时，使用的Scope波形显示模块实际上也是一种Figure窗口，不过Matlab 把Scope的菜单栏隐藏起来，只提供了几个有限的参数设置。如果需要对Scope中的图加上坐标、更改界面背景色等，没有菜单栏就基本上无从下手了。 可以在打开你的mdl文件之后，在Matlab的命令行输入以下指令来恢复显示Scope的Figure 菜单栏： >> set(0,'ShowHiddenHandles','on'); >> set(gcf,'menubar','figure'); 这样Scope窗口就如下所示： 然后点击菜单栏的Edit ，可以选择 Copy Figure 来保持波形图，也可以选 择Figure Properties 来调整Scope 的 各种图形属性，包括添加xlabel、ylabel、 title，更改背景颜色，调整波形曲线的 线型、粗细等等：

二．Simulink利用Scope输出及绘制仿真波形技巧在用Simulink做仿真时，我们经常会用到示波器Scope来观察波形，它可以对波形进行局部放大、按横、纵座标放大，非常方便，但是如果我们要保存波形时，就最好别直接拷贝Scope波形了，因为它的背景是黑的，而且不能进行线形修改和标注，不适合作为文档用图。 一般的做法是将数据输出到工作空间，然后用画图指令Plot画图。输出到工作空间的方法一般有这么几种： 1．添加To Workspace模块； 2．添加out模块； 3．直接用Scope输出。 本人比较懒，一般不再添加其他输出模块，直接选用方法3。当然不是说放一个Scope就能数出数据的，需要对Scope进行设置。设置界面如下： 这里最好把Limit data points to last勾掉，因为很有可能你的数据会超过5000个。勾选Save data to Workspace，变量类型可以选结构体，结构体带时间，以及向量（后面我们会分别介绍这几种变量类型的画图方法） 运行Simulink，输出完数据，你就可以利用Matlab的画图工具随心所欲的画图了。 下面以一个例子分别介绍三种变量类型的画图方法。

matlab控制系统仿真课程设计

课程设计报告 题目PID控制器应用 课程名称控制系统仿真院部名称机电工程学院专业 班级 学生姓名 学号 课程设计地点 课程设计学时 指导教师 金陵科技学院教务处制成绩

一、课程设计应达到的目的 应用所学的自动控制基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行控制系统的初步设计。 应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。 二、课程设计题目及要求 1．单回路控制系统的设计及仿真。 2．串级控制系统的设计及仿真。 3．反馈前馈控制系统的设计及仿真。 4．采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真。 三、课程设计的内容与步骤 (1)．单回路控制系统的设计及仿真。 （a）已知被控对象传函W(s) = 1 / (s2 +20s + 1)。 （b）画出单回路控制系统的方框图。 （c）用MatLab的Simulink画出该系统。 （d）选PID调节器的参数使系统的控制性能较好，并画出相应的单位阶约响应

曲线。注明所用PID调节器公式。PID调节器公式Wc（s）=50(5s+1)/(3s+1) 给定值为单位阶跃响应幅值为3。 有积分作用单回路控制系统 无积分作用单回路控制系统

大比例作用单回路控制系统 （e）修改调节器的参数，观察系统的稳定性或单位阶约响应曲线，理解控制器参数对系统的稳定性及控制性能的影响？ 答：由上图分别可以看出无积分作用和大比例积分作用下的系数响应曲线，这两个PID调节的响应曲线均不如前面的理想。增大比例系数将加快系统的响应，但是过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏；增大积分时间有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差消除时间变长，加入微分环节，有利于加快系统的响应速度，使系统超调量减小，稳定性增加。 (2)．串级控制系统的设计及仿真。 （a）已知主被控对象传函W 01(s) = 1 / (100s + 1)，副被控对象传函W 02 (s) = 1 / (10s + 1)，副环干扰通道传函W d (s) = 1/(s2 +20s + 1)。 （b）画出串级控制系统方框图及相同控制对象下的单回路控制系统的方框图。（c）用MatLab的Simulink画出上述两系统。

课程设计专家PID控制系统simulink仿真

内蒙古科技大学 课程设计 题目：专家PID控制系统仿真 学生姓名： 学号： 专业：自动化 班级： 指导教师：

专家PID控制系统仿真 摘要 简单介绍了常规PID控制的优缺点和专家控制的基本原理，介绍了专家PID控制的系统结构，针对传递函数数学模型设计控制器。基于MATLAB的simulink仿真软件进行应用实现，仿真和应用实现结果均表明，专家PID控制具有比常规PID更好的控制效果，且具有实现简单和专家规则容易获取的优点。 论文主要研究专家PID控制器的设计及应用，完成了以下工作： （1）介绍了专家PID控制和一般PID控制的原理。 （2）针对任务书给出的受控对象传递函数G(s)=523500/(s3+87.35s2+10470s) ，并且运用MATLAB实现了对两种PID控制器的设计及simulink仿真，且对两种PID控制器进行了比较。 （3）结果分析，总结。 仿真结果表明，专家PID控制采用多分段控制，其控制精度更好，且具有优越的抗扰性能。 关键词：专家PID，专家系统，MATLAB，simulink仿真

Expert PID control system simulation Abstract The advantages and disadvantages of conventional PID control and the basic principle of expert control are briefly introduced, and the structure of expert PID control system is introduced. Simulink simulation software based on MATLAB is implemented. The simulation and application results show that the expert PID control has better control effect than the conventional PID, and has the advantages of simple and easy to get. This paper mainly studies the design and application of the expert PID controller: (1) the principle of PID control and PID control is introduced in this paper. (2) the controlled object transfer function G (s) =523500/ (s3+87.35s2+10470s), and the use of MATLAB to achieve the design and Simulink simulation of two kinds of PID controller, and the comparison of two kinds of PID controller. (3) result analysis, summary. The simulation results show that the control accuracy of the expert PID control is better than that of the control. Key words:Expert PID , MA TLAB, expert system, Simulink, simulation

第五章 控制系统的Simulink仿真

第五章控制系统的Simulink仿真 5.1 Simulink仿真的参数设置 5.1.1 系统模型的实时操作与仿真参数设置 1．系统模型的实时操作 在Simulink环境下创建系统仿真模型后，在菜单操作方式下可对系统模型或框图进行如下的实时操作： （1）被仿真模块的参数允许有条件地实时修改。 （2）离散模块的采样时间允许实时修改。 （3）允许用浮空示波器（Floating Scope）实时观察任何一点或几点的动态波形。 （4）在进行一个系统仿真的过程中，允许同时打开另一个系统进行处理。 2．仿真参数的设置方法 系统仿真前要对仿真算法、输出模式等各种参数进行设置，这就是“Simulation”下的“Simulation Parameters”菜单命令要完成的任务。打开一个仿真参数对话框后可以设置仿真参数，该对话框包含以下5个可相互切换的标签页： （1）Solver解算器标签页：设置仿真的起始时间与终止时间、仿真的步长大小与求解问题的算法等。 （2）Workspace I/O工作空间标签页：管理对MATLAB工作空间的输入和输出操作。 （3）Diagnostics标签页：设置在仿真过程中出现各类错误时的操作处理。 （4）Advanced标签页：设置高级仿真属性，如模块的简化、在仿真过程中使用逻辑信号等。（5）Real-Time Workshop标签页：设置实时工具中的参数，如允许用户选择目标语言模板、系统目标文件等。 5.1.2 Solver解算器标签页的参数设置 执行“Simulation”下的“Simulation Parameters”命令后，会弹出仿真参数设置对话框标签之一“Solver”解算器标签页。 “Solver”标签页参数设定是进行仿真工作前准备的必须步骤，基本参数设定包括仿真的起始时间与终止时间、仿真的步长大小与求解问题的算法等。 当选择算法是可变步长类型“Variable-step”时，“Solver”标签页如图5-1所示；当选择固定步长类型的算法“Fixed-step”时，“Solver”标签页如图5-2所示。 图5-1 “Solver”可变步长仿真参数设置窗口

MAABSimulink与控制系统仿真实验报告

MATLAB/Simulink与控制系统仿真实验报告 姓名：喻彬彬 学号：

实验1、MATLAB/Simulink 仿真基础及控制系统模型的建立 一、实验目的 1、掌握MATLAB/Simulink 仿真的基本知识； 2、熟练应用MATLAB 软件建立控制系统模型。 二、实验设备 电脑一台；MATLAB 仿真软件一个 三、实验内容 1、熟悉MATLAB/Smulink 仿真软件。 2、一个单位负反馈二阶系统，其开环传递函数为210()3G s s s =+。用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。 3、某控制系统的传递函数为()()()1()Y s G s X s G s =+，其中250()23s G s s s +=+。用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。 4、一闭环系统结构如图所示，其中系统前向通道的传递函数为 320.520()0.11220s G s s s s s +=+++g ，而且前向通道有一个[-0.2，0.5]的限幅环节，图中用N 表示，反馈通道的增益为1.5，系统为负反馈，阶跃输入经1.5倍的增益作用到系统。用Simulink 建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。 四、实验报告要求 实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。 五、实验思考题 总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。

电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告

电力拖动自动控制系统 ---Matlab仿真实验报告

实验一二极管单相整流电路 一．【实验目的】 1．通过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识； 2．通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。 图1-1二极管单相整流电路仿真模型图 二．【实验步骤和内容】 1.仿真模型的建立 1打开模型编辑窗口； 2复制相关模块； 3修改模块参数； 4模块连接； 2.仿真模型的运行 1仿真过程的启动； 2仿真参数的设置； 3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。

三．【实验总结】 由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。 图1-2整流电压输出波形图图1-3整流电流输出波形图 图1-4整形电压、电流输出波形图

实验二三相桥式半控整流电路 一．【实验目的】 1．通过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识； 2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。 二．【实验步骤和内容】 1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。 2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。 相应的参数设置： （1）交流电压源参数U=100V，f=25Hz，三相电源相位依次延迟120°。 （2）晶闸管参数Rn=0.001Ω，Lon=0.0001H，Vf=0V，Rs=50Ω，Cs=250e-6F。 （3）负载参数R=10Ω，L=0H，C=inf。 （4）脉冲发生器的振幅为5V，周期为0.04s（即频率为25Hz），脉冲宽度为2。 图2-1三相桥式半控整流电路仿真模型图

Simulink仿真教程

Simulink仿真教程 1.1 Simulink 基本操作 1.1.1 启动Simulink a)打开 单击MATLAB Command窗口工具条上的Simulink图标，或者在MATLAB命令窗口输入Simulink，即弹出图示的模块库窗口界面(Simulink Library Browser)。该界面右边的窗口给出Simulink所有的子模块库。 常用的子模块库有Sources(信号源)，Sink(显 示输出),Continuous(线性连续系统)，Discrete （线性离散系统)，Function & Table（函数与 表格)，Math(数学运算)，Discontinuities (非 线性)，Demo（演示）等。 每个子模块库中包含同类型的标准模型，这 些模块可直接用于建立系统的Simulink框图 模型。可按以下方法打开子模块库: 1)用鼠标左键点击某子模块库(如 【Continuous】)，Simulink浏览器右边 的窗口即显示该子模块库包含的全部标准模块。 2)用鼠标右键点击Simulink菜单项，则弹出一菜单条，点击该菜单条即弹出该子库的标准模块窗口.如单击左图中的【Sinks】,出现“Open the ‘Sinks’Library”菜单条，单击该菜单条，则弹出右图所示的该子库的标准模块窗口。 b)打开空白窗口模型 模型窗口用来建立系统的仿真模型。只有先创建一个空白的模型窗口，才能将模块库的相应模块复制到该窗口，通过必要的连接，建立起Simulink仿真模型。也将这种窗口称为Simulink 仿真模型窗口。 以下方法可用于打开一个空白模型窗口： 1)在MATLAB主界面中选择【File:New→Model】 菜单项； 2)单击模块库浏览器的新建图标； 3)选中模块库浏览器的【File : New → Model】菜 单项。 所打开的空白模型窗口如图所示。

控制系统Matlab仿真 (传递函数)

控制系统仿真 [教学目的] 掌握数字仿真基本原理 控制系统的数学模型建立 掌握控制系统分析 [教学内容] 一、控制系统的数学模型 sys=tf(num,den)%多项式模型，num为分子多项式的系数向量，den为分母多项式的系%数向量，函数tf（）创建一个TF模型对象。 sys=zpk(z,p,k)%z为系统的零点向量，p为系统的极点向量，k为增益值，函数zpk（）创建一个ZPK模型对象。 （一）控制系统的参数模型 1、TF模型 传递函数 num=[b m b m-1b m-2…b1b0] den=[a m a m-1a m-2…a1a0] sys=tf(num,den) 【例1】系统的传递函数为。 >>num=[01124448]; >>den=[11686176105]; >>sys=tf(num,den); >>sys Transfer function: s^3+12s^2+44s+48 ------------------------------------- s^4+16s^3+86s^2+176s+105 >>get(sys) >>set(sys) >>set(sys,'num',[212])

>>sys Transfer function: 2s^2+s+2 ------------------------------------- s^4+16s^3+86s^2+176s+105 【例2】系统的传递函数为。 >>num=conv([20],[11]); >>num num= 2020 >>den=conv([100],conv([12],[1610])); >>sys=tf(num,den) Transfer function: 20s+20 ------------------------------- s^5+8s^4+22s^3+20s^2 【例3】系统的开环传递函数为，写出单位负反馈时闭环传递函数的TF模型。>>numo=conv([5],[11]); >>deno=conv([100],[13]); >>syso=tf(numo,deno); >>sysc=feedback(syso,1) Transfer function: 5s+5 ---------------------- s^3+3s^2+5s+5 【例4】反馈系统的结构图为： R

MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告要点

MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真 实验报告 姓名：****** 专业：电气工程及其自动化 班级：******************* 学号：*******************

实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块： （1）无穷大功率电源模块（Three-phase source） （2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load） （3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch） （4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)） （5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement） （6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault） （7）示波器模块（Scope） （8）电力系统图形用户界面（Powergui） 按电路原理图连接线路得到仿真图如下： 1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置 1.2.1 电源模块 设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：

1.2.2 变压器模块 变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图： 1.2.3 输电线路模块 根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图： 1.2.4 三相电压电流测量模块 此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：