MATLAB仿真课程设计
电力电子课程设计matlab仿真实验
一．课程设计目的（1）通过matlab的simulink工具箱，掌握DC-DC、DC-AC、AC-DC电路的仿真。
通过设置元器件不同的参数，观察输出波形并进行比较，进一步理解电路的工作原理；（2）掌握焊接的技能，对照原理图，了解工作原理；（3）加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识，提高学生综合运用所学知识的能力；二．课程设计内容第一部分：simulink电力电子仿真/版本matlab7.0（1）DC-DC电路仿真（升降压（Buck-Boost）变换器）仿真电路参数：直流电压20V、开关管为MOSFET（内阻为0.001欧）、开关频率20KHz、电感L为133uH、电容为1.67mF、负载为电阻负载（20欧）、二极管导通压降0.7V（内阻为0.001欧）、占空比40%。
仿真时间0.3s，仿真算法为ode23tb。
图1-1占空比为40%的，降压后为12.12V。
触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。
图1-2占空比为60%的，升压后为28.25V。
触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。
图1-3•图1-4升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反，其电路原理图如图1-4(a)所示。
它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源工作原理：①T导通，ton期间，二极管D反偏而关断，电感L储能，滤波电容C向负载提供能量。
②T关断，toff期间，当感应电动势大小超过输出电压U0时，二极管D导通，电感L经D向C和RL反向放电，使输出电压的极性与输入电压在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量，得：由的关系，求出输出电压的平均值为：上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当D=0.5时，U0=Ud；当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换；当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。
基于matlab的pid控制仿真课程设计
这篇文章是关于基于Matlab的PID控制仿真课程设计的，主要内容包括PID控制的基本原理、Matlab的应用、课程设计的目的和意义、课程设计的具体步骤和具体操作步骤。
文章采用客观正式的语气，结构合理，旨在解释基于Matlab的PID控制仿真课程设计的重要性和实施方法。
1. 简介PID控制是一种常见的控制算法，由比例项（P）、积分项（I）和微分项（D）组成，可以根据被控对象的实际输出与期望输出的偏差来调整控制器的输出，从而实现对被控对象的精确控制。
Matlab是一种强大的数学建模与仿真软件，广泛应用于工程领域，尤其在控制系统设计和仿真方面具有独特优势。
2. PID控制的基本原理PID控制算法根据被控对象的实际输出与期望输出的偏差来调整控制器的输出。
具体来说，比例项根据偏差的大小直接调整输出，积分项根据偏差的积累情况调整输出，微分项根据偏差的变化速度调整输出。
三者综合起来，可以实现对被控对象的精确控制。
3. Matlab在PID控制中的应用Matlab提供了丰富的工具箱，其中包括控制系统工具箱，可以方便地进行PID控制算法的设计、仿真和调试。
利用Matlab，可以快速建立被控对象的数学模型，设计PID控制器，并进行系统的仿真和性能分析，为工程实践提供重要支持。
4. 课程设计的目的和意义基于Matlab的PID控制仿真课程设计，旨在帮助学生深入理解PID控制算法的原理和实现方法，掌握Matlab在控制系统设计中的应用技能，提高学生的工程实践能力和创新思维。
5. 课程设计的具体步骤（1）理论学习：学生首先需要学习PID控制算法的基本原理和Matlab在控制系统设计中的应用知识，包括控制系统的建模、PID控制器的设计原理、Matlab的控制系统工具箱的基本使用方法等。
（2）案例分析：学生根据教师提供的PID控制实例，在Matlab环境下进行仿真分析，了解PID控制算法的具体应用场景和性能指标。
（3）课程设计任务：学生根据所学知识，选择一个具体的控制对象，如温度控制系统、水位控制系统等，利用Matlab建立其数学模型，设计PID控制器，并进行系统的仿真和性能分析。
matlab课程设计完整版
matlab课程设计完整版一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握MATLAB的基本语法和操作，能够利用MATLAB进行简单的数学计算和数据分析。
具体来说，知识目标包括：了解MATLAB的历史和发展，掌握MATLAB的基本语法和数据类型，熟悉MATLAB的工作环境。
技能目标包括：能够使用MATLAB进行矩阵运算，编写简单的MATLAB脚本程序，进行数学计算和数据分析。
情感态度价值观目标包括：培养学生对科学计算软件的兴趣，增强学生的动手能力和团队协作能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括MATLAB的基本语法和操作。
首先，介绍MATLAB的历史和发展，使学生对MATLAB有一个整体的认识。
然后，讲解MATLAB的基本语法和数据类型，如矩阵的创建和操作，数据的输入和输出等。
接着，介绍MATLAB的工作环境，包括命令窗口、变量浏览器和脚本文件等。
最后，通过实例演示和练习，使学生能够熟练使用MATLAB进行简单的数学计算和数据分析。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用讲授法、实践法和讨论法等多种教学方法。
首先，通过讲授法向学生介绍MATLAB的基本概念和语法。
然后，通过实践法，让学生动手操作MATLAB软件，进行实际的数学计算和数据分析。
在实践过程中，引导学生进行讨论，分享自己的心得和经验，互相学习和进步。
最后，通过讨论法，对学生的学习情况进行总结和评价，及时调整教学策略。
四、教学资源为了保证本节课的教学质量，将准备教材、多媒体资料和实验设备等多种教学资源。
教材是学生学习的基础，多媒体资料可以丰富教学手段，实验设备则是学生进行实践操作的重要工具。
此外，还将利用网络资源，如在线教程和讨论区，为学生提供更多的学习资料和实践机会。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现主要考察学生的课堂参与度和团队合作能力，通过观察和记录学生在课堂上的表现来进行评估。
matlab仿真实训课程设计
matlab仿真实训课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Matlab仿真的基本原理，掌握仿真模型的构建方法；2. 学会运用Matlab进行数据可视化，分析仿真结果，并提取有效信息；3. 掌握结合课本知识，运用Matlab解决实际问题的能力。
技能目标：1. 能够独立进行Matlab仿真实验，熟练操作Matlab软件；2. 学会编写简单的Matlab程序，实现对仿真模型的参数调整和优化；3. 能够运用Matlab工具箱进行数据分析和处理，提高问题解决效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对Matlab仿真的兴趣，激发学生探索科学问题的热情；2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与表达能力；3. 引导学生认识到仿真技术在工程领域的应用价值，树立正确的工程观念。
课程性质：本课程为选修课，旨在帮助学生掌握Matlab仿真的基本技能，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的编程基础和数学知识，对Matlab软件有一定了解，但实际操作能力较弱。
教学要求：结合课本内容，注重实践操作，提高学生的动手能力，使学生在实践中掌握理论知识。
将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. Matlab仿真基础- 介绍Matlab软件的安装与基本操作；- Matlab编程基础，包括数据类型、流程控制、函数编写等；- 理解仿真原理，掌握仿真模型构建的基本方法。
2. 数据可视化与分析- 学会使用Matlab进行数据可视化，如二维、三维图形绘制；- 掌握曲线拟合、插值、图像处理等数据分析方法；- 结合课本案例，进行实际操作练习。
3. 仿真实验与问题求解- 根据课本内容，选择合适的问题进行Matlab仿真实验；- 学会调整仿真模型参数，优化实验结果；- 分析实验数据，提取有效信息，解决实际问题。
4. 工具箱应用- 介绍Matlab常用工具箱，如信号处理、控制系统、神经网络等；- 学会运用工具箱进行数据分析和处理，提高问题解决效率；- 结合课本案例，进行实际应用练习。
基于matlab的课程设计
基于matlab的课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握MATLAB的基本操作，包括数据类型、矩阵运算和基本编程结构；2. 学习运用MATLAB进行数据处理、图像绘制和仿真分析；3. 了解MATLAB在工程领域的应用，如信号处理、控制系统分析等。
技能目标：1. 能够运用MATLAB编写程序，解决实际问题；2. 学会使用MATLAB进行数据可视化，绘制图表，并进行分析；3. 培养运用MATLAB进行工程计算和仿真的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程技术的兴趣，激发创新意识；2. 增强学生的团队协作能力，提高沟通表达能力；3. 培养学生严谨的科学态度，注重实际问题的解决。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合课本理论知识，以MATLAB为工具，培养学生的实际操作能力。
学生特点：高年级学生，具备一定的数学基础和编程经验，对工程技术有一定了解。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，通过课程设计，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. MATLAB基础知识：数据类型、矩阵运算、基本编程结构（顺序、循环、选择结构）；相关教材章节：第一章至第三章。
2. 数据处理与图像绘制：数据导入导出、数组操作、绘图函数及其应用；相关教材章节：第四章、第五章。
3. MATLAB仿真分析：控制系统仿真、信号处理、数值计算；相关教材章节：第六章、第七章。
4. MATLAB综合应用：结合实际案例，运用MATLAB解决工程技术问题；相关教材章节：第八章至第十章。
教学大纲安排：第一周：MATLAB基础知识学习，完成相关练习；第二周：数据处理与图像绘制，完成实例分析；第三周：MATLAB仿真分析，进行上机操作；第四周：MATLAB综合应用，开展课程设计。
教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，循序渐进地组织教学。
在教学过程中，将理论与实践相结合，确保学生能够掌握MATLAB的核心功能，并能将其应用于解决实际问题。
机器人matlab仿真课程设计
机器人matlab仿真课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握机器人Matlab仿真基本原理和方法，能够运用Matlab进行简单的机器人系统仿真。
具体分解为以下三个目标：1.知识目标：学生需要了解机器人Matlab仿真的基本原理，掌握Matlab在机器人领域中的应用方法。
2.技能目标：学生能够熟练使用Matlab进行机器人系统的仿真，包括建立仿真模型、设置仿真参数、运行仿真实验等。
3.情感态度价值观目标：通过课程学习，培养学生对机器人技术的兴趣和热情，提高学生解决实际问题的能力，培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容教学内容主要包括以下几个部分：1.Matlab基础知识：介绍Matlab的基本功能和操作，包括数据处理、图形绘制、编程等。
2.机器人数学模型：介绍机器人的运动学、动力学模型，以及传感器和执行器的数学模型。
3.机器人仿真原理：讲解机器人仿真的一般方法和步骤，包括建立仿真模型、设置仿真参数、运行仿真实验等。
4.机器人控制系统仿真：介绍机器人控制系统的结构和原理，以及如何使用Matlab进行控制系统仿真。
5.机器人路径规划仿真：讲解机器人在复杂环境中的路径规划方法，以及如何使用Matlab进行路径规划仿真。
三、教学方法为了达到上述教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解和演示，使学生了解机器人Matlab仿真的基本原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生掌握Matlab在机器人领域中的应用。
3.实验法：让学生亲自动手进行机器人仿真实验，巩固所学知识，提高实际操作能力。
4.小组讨论法：鼓励学生分组讨论，培养学生的团队合作意识和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《机器人Matlab仿真教程》。
2.参考书：相关领域的研究论文和书籍。
3.多媒体资料：教学PPT、视频教程等。
4.实验设备：计算机、Matlab软件、机器人仿真实验平台。
matlab光学仿真课程设计
matlab光学仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握MATLAB软件的基本操作和常用命令；2. 理解光学仿真原理，了解光学仿真中常用的数学模型；3. 学会运用MATLAB进行光学仿真实验，分析仿真结果。
技能目标：1. 能够运用MATLAB编写光学仿真程序，实现光学现象的模拟；2. 能够熟练运用MATLAB处理光学数据，绘制相关图表；3. 能够运用光学仿真技术解决实际问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学仿真的兴趣，激发学生探索光学领域的精神；2. 增强学生团队合作意识，培养学生沟通、交流和协作能力；3. 使学生认识到光学仿真在科研和工程领域的重要性，培养学生的创新意识和责任感。
课程性质：本课程为选修课程，旨在提高学生的实践操作能力和光学仿真技术水平。
学生特点：学生具备一定的物理学和数学基础，对光学现象有一定了解，但对MATLAB软件和光学仿真技术较为陌生。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过案例分析和实际操作，使学生掌握光学仿真的基本技能，并能够运用所学知识解决实际问题。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. MATLAB软件基础操作与常用命令学习；- 熟悉MATLAB界面及基本功能；- 掌握数据类型、矩阵运算、函数编写等基本操作；- 了解常用的绘图命令和数据可视化方法。
2. 光学仿真原理与数学模型；- 学习光学仿真基本原理，如干涉、衍射、折射等；- 掌握光学仿真中常用的数学模型，如波动方程、衍射积分等；- 分析实际光学问题，选择合适的数学模型进行仿真。
3. MATLAB在光学仿真中的应用实例；- 通过案例学习，掌握MATLAB在光学仿真中的具体应用；- 学习如何利用MATLAB解决实际问题，如光学元件设计、光学信号处理等；- 分析仿真结果，优化光学系统性能。
matlab课程设计简单的
matlab课程设计简单的一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握 MATLAB 的基本使用方法，能够运用 MATLAB 进行简单的数学计算和数据分析。
具体目标如下：1.理解 MATLAB 的基本概念，如变量、矩阵、数组等。
2.掌握 MATLAB 的基本运算，如算术运算、逻辑运算等。
3.熟悉 MATLAB 的数据类型，如整数、浮点数、字符串等。
4.能够使用 MATLAB 进行简单的数学计算，如解方程、求导数等。
5.能够使用 MATLAB 进行数据分析，如绘制图表、拟合曲线等。
6.能够编写简单的 MATLAB 脚本程序，实现自动化计算和数据分析。
情感态度价值观目标：1.培养学生对科学计算和数据分析的兴趣，提高学生的创新思维能力。
2.培养学生团队合作精神，提高学生的沟通协调能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括 MATLAB 的基本概念、基本运算、数据类型以及数学计算和数据分析。
具体安排如下：1.MATLAB 的基本概念：介绍 MATLAB 的界面布局、变量、矩阵、数组等基本概念。
2.MATLAB 的基本运算：讲解算术运算、逻辑运算、关系运算等基本运算。
3.MATLAB 的数据类型：介绍整数、浮点数、字符串等数据类型的使用方法。
4.数学计算：讲解 MATLAB 在数学计算方面的应用，如解方程、求导数、积分等。
5.数据分析：介绍 MATLAB 在数据分析方面的应用，如绘制图表、拟合曲线、数据筛选等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程采用多种教学方法相结合的方式，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过讲解 MATLAB 的基本概念、基本运算和数据类型，使学生掌握 MATLAB 的基本使用方法。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和经验，提高学生的团队合作能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解 MATLAB 在数学计算和数据分析方面的应用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作 MATLAB，巩固所学知识，提高实际操作能力。
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电气工程工具软件课程设计-MATLAB
学号：3100501044
班级：电气1002
姓名：王辉军
指导老师：乔薇
2014年1月16日
课程设计任务：构建一个含有PID控制器的系统，观察
K(比例系数)、
p
K(积分系数)、d K（微分系数）不同值时系统的变化。
i
（Continuous模块库中的Zero-Pole模块）输入为阶跃函数
一．建立含有pid子系统的系统模型
（1）选用器件搭建电路
图1-1 图1-2
（2）构建PID控制器
图1-3
（3）上述结构图封装成PID控制器
①创建子系统。
选中上述结构图后再选择模型窗口菜单“Edit/Creat Subsystem”
②封装。
选中上述子系统模块，再选择模型窗口菜单“Edit/Mask Subsystem”
③根据需要，在封装编辑器对话框中进行一些封装设置，包括设置封装文本、对话框、图标等。
本次试验主要需进行以下几项设置：Icon（图标）项：“Drawing commands”编辑框中输入“disp(‘PID’)”，如下
左图示：Parameters(参数)项：创建Kp,Ki,Kd三个参数，如下右图示
图1-4 图1-5
（4）搭建单一回路系统结构框图如下图
图1-6
所需模块及设置：Sources模块库中Step模块；Sinks模块库中的Scope 模块；Commonly UsedBlocks模块库中的Mux模块；Continuous模块库中的Zero-Pole模块。
Step模块和Zero-Pole模块设置如下：
图1-7 图1-8
二．比较以下参数的结果：（把各个仿真波形图截图标注）
图2-1
如上图可更改Kp，Ki，Kd的值以实现以下要求：
（1）Kp=8.5,Ki=5.3,Kd=3.4
图2-2
（2）Kp=6.7,Ki=2,Kd=2.5
图2-3
（3）Kp=4.2,Ki=1.8,Kd=1.7
图2-4
三．以Kp=8.5,Ki=5.3,Kd=3.4这组数据为基础，只改变其中的一个参数，而其他的两个参数不变的情况下，观测他的图像变化。
（1）只改变
K，
p
当
K=8.5时候系统输出曲线截图标注
p
图3-1
当p K =6.7时候系统输出曲线截图标注
图3-2
当p K =4.2时候系统输出曲线截图标注
图3-3
（2）只改变i K ，
当i K =4.2时候系统输出曲线截图标注
图3-4
当i K =2时候系统输出曲线截图标注
图3-5
当i K =1.8时候系统输出曲线截图标注
图3-6
（3）只改变d K ，
当d K =3.4时候系统输出曲线截图标注
图3-7
当d K =2.5时候系统输出曲线截图标注
图3-8
当d K =1.7时候系统输出曲线截图标注
图3-9
四．分析不同调节器下该系统的阶跃响应曲线：（波形截图，标注）（1）P调节Kp=8
图4-1
（2）PI调节Kp=5,Ki=2
图4-2 （3）PD调节Kp=8.5,Kd=2.5
图4-3
（4）PID调节Kp=7.5,Ki=5,Kd=3
图4-4
五．总结：
1、P控制规律控制及时但不能消除余差，I控制规律能消除余差但控制不及时且一般不单独使用，D控制规律控制很及时但存在余差且不能单独使用。
2、比例系数越小，过渡过程越平缓，稳态误差越大；反之，过渡过程振荡越激烈，稳态误差越小；若K p过大，则可能导致发散振荡。
T i越大，积分作用越弱，过渡过程越平缓，消除稳态误差越慢；反之，过渡过程振荡越激烈，消除稳态误差越快。
T d越大，微分作用越强，过渡过程趋于稳定，最大偏差越小；但T d 过大，则会增加过渡过程的波动程度。
3、P和PID控制器校正后系统响应速度基本相同（调节时间t s近似相等），但是P控制器校正产生较大的稳态误差，而PI控制器却能消除余差，而且超调量较小。
PID控制器校正后系统响应速度最快，但超调量最大。
六．个人心得与体会：
通过这次课程设计：首先，我加深了对电气工程工具软件实习的一些理论方面的知识，尤其是一些在课堂上似懂非懂的问题，或者理解比较抽象的问题，在经过课程设计之后，查阅书籍和大量相关资料，以及matlab仿真之后，对理论知识有一个更加全面的理解。
例如我们在衡量一个系统性能优劣时候，要从两个方面来考察，一个是动态性能：超调量，调节时间，上升时间等等，一个是静态性能：稳态误差。
而且要对系统进行校正时，也要从这两个方面来进行校正。
其次，这次课程设计有许多地方要用到matlab软件，我掌握了matlab在控制方面上的许多应用，而且还加强了编程能力。
同时在课程设计报告的写作过程中，对word软件的应用，都大大加强了我运用这些软件的能力，可以说让我的各方面的技能有了很大的提升。
其次,就是我查阅资料的能力得到大大提升.虽然这次课程设计的题目网上漫天飞,但我是通过实际所学的知识亲自做出来的.在自己做的过程中,难免会需要大量资料,而这就考察了我的查阅资料与筛选资料的能力.以前,学校的数据库很少被我利用,而且操作也不是很熟悉,但这次我为了写出比较好的课程设计报告，查阅了大量的资料。
然而,这次课程设计,遇到许多实际问题，都需要一一去解决，然而这样我的解决实际问题能力得到了加强，而这方面的能力也是我们在将来必备的。
虽然这次课程设计完成得还算顺利,但在课程设计的过程当中,也暴露出了我自身的许多问题.首先是以前所学的知识忘记得很快,由于没有及时的巩固以前的知识所造成的后果,实际上自动控制原理
的知识在我们学习以及生活中都会有很多体现和运用，例如反馈的概念等等。
这就给我敲响了警钟,及时复习所学的知识才能够运用得游刃有余,而且有人曾对我说过“对一件事情感兴趣是即使在没有任何外界压力下也依然孜孜不倦的去学习它,运用它”,这句话给了我很大的启发,我一直认为我对自动控制原理这一块有很大的兴趣并且认为自己要朝这方面发展,看样子我在这方面做得还是不够。
这次课程设计完成了,我也完成了一篇课程设计报告,虽然说这篇报告质量不是很高,但这是我进入大学以来写的最长,写得最认真,写得最满意的一篇报告。
通过完成这样一篇报告,为我今后发表论文打下了一个很好的基础。
总而言之,这次课程设计让我懂得了许多许多,知识的重要性,理论与实践结合的重要性以及独立解决问题的能力等等.这次课程设计时间没有浪费,是我进入大学以来最最充实的一个星期。
七．参考文献
[1]胡寿松.自动控制原理（第四版）.北京：科学出版社，2000.6
[2]王万良.自动控制原理.高等教育出版社.2008
[3]王正林等著.matlab/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社.2005
[4]樊京等著.matlab控制系统应用与实例.清华大学出版社.2008。