控制系统计算机仿真课程说明
计算机控制技术与系统仿真课程设计
计算机控制技术与系统仿真课程设计课程背景计算机控制技术与系统仿真课程旨在培养学生对计算机控制技术的理解和应用，并通过系统仿真的方式加深对计算机控制系统的认识和理解。
在课程设计阶段，学生需要通过理论学习和实践操作，设计、实现和仿真计算机控制系统，加深对计算机控制技术与系统的认知与理解，为未来从事相关领域的工作做好准备。
课程内容计算机控制技术与系统仿真课程主要包括以下内容：1.计算机控制技术的基本概念和原理；2.计算机控制系统的结构和组成；3.控制系统设计的基本方法和流程；4.程序设计语言的基础；5.计算机控制系统仿真理论和方法；6.计算机控制系统仿真工具的使用。
课程设计任务在完成以上课程内容的学习后，学生需要完成本课程设计任务，设计并实现一个计算机控制系统，然后通过系统仿真工具进行仿真。
具体任务要求如下：任务要求1.设计一个计算机控制系统，能够完成对温度、湿度等环境参数的检测和控制；2.根据需求设计系统的控制算法，编写程序进行控制；3.使用仿真工具进行系统仿真，验证设计的控制算法是否正确；4.提交课程设计报告，包括系统的设计与实现、仿真结果分析和总结等。
设计要求1.设计系统的结构和组成，包括传感器、执行机构、控制器等；2.选择合适的控制算法，保证系统的稳定性和响应速度；3.编写程序代码，实现控制算法；4.使用仿真工具对系统进行仿真，记录仿真结果和分析结果数据。
设计思路在控制系统设计过程中，首先需要设计系统的结构和组成。
根据设计要求，以温度、湿度为控制参数，需要选取合适的传感器进行检测，以及选取合适的执行机构进行控制。
控制器的选取需要考虑控制要求的稳定性和响应速度等特点。
在确定了系统的结构后，需要选择合适的控制算法进行程序设计。
对于温度和湿度控制，最常用的控制算法是比例-积分-微分控制（PID控制），它能够根据检测到的温湿度数据自动调节控制器输出，实现系统的自动控制。
在编写控制程序之后，需要使用仿真工具进行系统仿真，以验证程序的正确性和系统稳定性。
控制系统仿真实验教学大纲
控制系统仿真实验教学大纲
一、实验基本信息
课程编号：201404137
中文名称：控制系统仿真
英文名称：Control system simulation
课程性质：专业选修课程
面向专业：自动化
开设学期：7
课程总学时：32
实验学时：8
是否独立设课：否
二、实验目的和任务
本实验是控制系统仿真课程开设的实验。
控制系统仿真是控制工程领域工程师必须熟练掌握的重要知识和技能，培养学生进行控制系统计算机辅助分析、设计与研究的思维和开发实施及协作创新能力，以解决实际问题为驱动，激发学生的学习兴趣，通过实验设计，使学生获得综合运用专业知识和计算机技术解决实际问题的方法。
三、实验教学基本要求
控制系统仿真是一门针对控制理论课程的实践性应用型非常强的课程，要求学生要理论联系实际，在熟练掌握基本概念原理、基本方法和应用后，重点应放在与工程实际的结合应用能力上，上机操作是本课程重要的教学环节。
通过实验培养学生具备进行控制系统仿真的知识、能力和创新素质。
1、具有应用控制系统仿真知识的能力。
2、能够解决实际工程工作中控制系统计算机辅助分析、设计与研究问题。
3、具备研究思维、独立研发实施和协作创新等基本素质。
四、实验项目基本情况
五、实验教材（指导书）或网络资源
[1]管凤旭，姜倩. 控制系统仿真实验技术, 北京：清华大学出版社，2015
六、考核方式
实验部分成绩占课程总成绩40%，共40分。
实验部分成绩包括三部分，包括实验出勤4分，实验操作情况12分，实验报告24分。
控制系统计算机仿真课程设计
控制系统计算机仿真课程设计前言计算机仿真作为一个重要的工具，在控制系统的设计和实现中发挥着重要作用。
本文将介绍控制系统计算机仿真课程设计的内容和步骤，并结合一个实际的案例阐述如何利用计算机仿真技术进行控制系统设计。
设计内容和步骤设计内容控制系统计算机仿真课程的设计内容通常包括以下几个方面：1.系统建模：选择合适的控制模型，建立数学模型和仿真模型。
2.系统分析：分析系统的稳态和暂态响应，优化控制系统的性能。
3.控制器设计：设计合适的控制器结构和参数，实现闭环控制。
4.系统仿真：利用计算机仿真软件进行系统仿真，并分析仿真结果。
5.实验验证：通过实验验证仿真结果的正确性，进一步优化控制系统的性能。
设计步骤控制系统计算机仿真课程的设计步骤可以分为以下几个部分：1.系统建模掌握控制系统建模方法，能够从实际物理系统中抽象出控制对象、控制器等模型，建立相应的数学模型和仿真模型。
2.系统分析使用数学分析方法，分析系统的稳态和暂态响应，评估控制系统的性能。
包括评估系统的稳定性、快速性、抗干扰性等。
3.控制器设计使用控制理论，设计合适的控制器结构和参数，实现闭环控制。
掌握 PID、根轨迹、频域等控制器设计方法，能够根据系统要求选择合适的控制器。
4.系统仿真使用计算机仿真软件，进行系统仿真，验证控制系统的性能和预测实际系统行为。
掌握仿真软件的使用方法，能够进行仿真实验设计、仿真模型编写、仿真实验执行等。
5.实验验证在实验室、车间等实际环境中，利用实验设备和仪器对控制系统进行实验验证，验证仿真结果的正确性。
并通过实验优化控制器参数，提高控制系统的性能。
实例分析在本节中，我们将结合一个实际的案例，介绍控制系统的计算机仿真课程设计。
案例背景某高速公路入口处的车道管理系统由计算机控制，通过红绿灯控制车辆的通行。
系统从入口指示车辆能否进入高速公路，在出口将车辆计数和收费。
由于车辆的流量较大，系统的控制效果受到影响，需要进行优化。
控制系统仿真 教学大纲
控制系统仿真教学大纲控制系统仿真教学大纲控制系统仿真是现代工程领域中一项重要的技术手段，它通过构建数学模型和仿真环境，对实际控制系统进行模拟和分析。
作为一门综合性学科，控制系统仿真在工业自动化、航空航天、能源等领域都有广泛的应用。
为了培养学生的控制系统仿真能力，制定一份科学合理的教学大纲是非常必要的。
一、课程简介本课程主要介绍控制系统仿真的基本概念、原理和方法。
通过理论讲解和实践操作，使学生能够掌握仿真软件的使用技巧，了解仿真模型的建立过程，掌握仿真结果的分析与评估方法，培养学生的问题分析和解决能力。
二、教学目标1. 掌握控制系统仿真的基本概念和原理；2. 熟练使用常见的仿真软件，如MATLAB/Simulink；3. 能够建立控制系统的数学模型，并进行仿真实验；4. 能够分析仿真结果，评估系统性能，并提出改进方案；5. 培养学生的团队合作和创新思维能力。
三、教学内容1. 控制系统仿真概述a. 控制系统仿真的定义和意义b. 控制系统仿真的基本流程和方法c. 常见的仿真软件及其特点介绍2. 数学建模与仿真环境a. 控制系统的数学建模方法b. 仿真环境的选择与搭建c. 仿真模型的参数设置和输入输出分析3. 控制系统仿真实验a. PID控制器的仿真实验b. 系统辨识与模型预测控制的仿真实验c. 状态空间控制的仿真实验4. 仿真结果分析与评估a. 仿真结果的可视化分析方法b. 性能指标的计算与评估c. 仿真结果与实际系统的对比分析5. 仿真实验设计与报告撰写a. 仿真实验设计的基本原则和方法b. 仿真实验报告的撰写要点和格式规范四、教学方法1. 理论讲解：通过课堂讲解，让学生了解控制系统仿真的基本概念和原理。
2. 实验操作：通过实验操作，让学生亲自动手建立仿真模型，进行仿真实验。
3. 课堂讨论：通过课堂讨论，让学生分享仿真结果，互相学习和交流。
4. 课程设计：通过课程设计，让学生能够独立设计控制系统的仿真实验。
控制系统计算机仿真(MATLAB) 全文-职业教育-文档在线
强大方便的图形功能
1 、绘制二维 、三维曲线并对平面或空间多边形填 充；
2 、绘制三维曲面并对其进行复杂操作； 3 、通过开关参数实现曲面的透明 、消隐； 4 、利用缩放功能对图形的局部位置取景放大；
5 、调整观察与方位角考察空间曲面的不同侧面；
6 、用光照效果对曲面进行明暗处理以增强其立体 感。
7 、功能齐备的自动控制软件工具包。
பைடு நூலகம்
界面友好、用户使用方便
A、MATLAB具有良好的用户界面与易学易用的 帮助系统(help)。
B、MATLAB程序设计语言把编辑、编译、连接、 执行、调试等多个步骤融为一体。
C、MATLAB语言可设置中断点 ，存储多个中间 结果 ， 除此以外 ，它还可以进行跟踪调试。
控制系统计算机仿真
(MATLAB)
课程安排
1 、理论教学：20学时 2 、上机实验： 20学时
选择教材：
1 、控制系统MATLAB语言计算及仿真 黄忠霖 国防工业出版社 2 、控制系统计算机辅助设计 蔡启仲 重庆大学出版社
现阶段学习MATLAB的重要性
1） 《自动控制理论》 中学习的结论及其所做 实验的验证； 2） 仿真《热工自动控制系统》 实验及进行课 程设计； 3） 仿真《电力拖动自动控制》 实验及进行课 程设计； 4） 毕业设计仿真主要用的软件工具。
1 、建立控制系统的数学模型； 2 、建立自动控制系统的仿真模型； 3 、编制自控系统仿真程序； 4 、进行仿真实验并输出仿真结果。
MATLAB的主要特点：
1 、功能强大 ，适用范围广泛； 2、编程效率高(M文件 ；Toolbox)； 3 、界面友好 ，用户使用方便； 4 、扩充能力强(M；Mex)； 5 、语句简单、 内涵丰富； 6 、强大方便的图形功能；
《计算机仿真》教学大纲.
《计算机仿真》教学大纲课程名称:计算机仿真(Computer Simulation课程编码:152035学分:2.5总学时:40学时,其中,理论学时:20学时;上机学时:20学时适用专业:自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器专业先修课程:高等数学、复变函数与积分变换、自动控制理论一、课程的性质、目的与任务《计算机仿真》是自动化、电气工程及其自动化等专业的一门专业课,选修课。
本课程的基本任务是:系统地讲授计算机仿真的基本原理、方法,讲授仿真软件的使用方法,具体解决仿真技术在自动控制系统中的应用。
本课程的教学目标是:培养学生掌握用计算机仿真控制系统的基本方法,使学生能够熟练应用仿真技术分析控制系统,为今后从事自动控制系统的分析、设计打下基础。
二、教学内容、基本要求与学时分配绪论主要内容:1、本课程的内容、性质和任务2、仿真的基本概念、方法及分类基本要求:掌握控制系统的组成、结构、建模方法;理解连续系统的数值积分法仿真基本原理;掌握连续系统离散化的各种方法。
学时分配:4学时。
第一章Matlab简介及编程基础主要内容:1、Matlab环境2、Matlab的一般编程技巧基本要求:掌握仿真软件Matlab的使用方法和一般的编程技巧。
学时分配:4学时。
第二章Simulink简介主要内容:1、Simulink仿真环境2、Simulink图形化仿真模型基本要求:掌握Simulink仿真环境下自动控制系统建模方法。
学时分配:4学时。
第三章控制系统的建模主要内容:1、控制系统各种数学描述的Matlab环境下建模方法基本要求:掌握控制系统各种数学描述的Matlab环境下编程。
学时分配:2学时。
第四章控制系统的分析主要内容:1、控制系统的时域分析2、控制系统的频率分析3、控制系统的根轨迹分析4、状态空间分析基本要求:掌握控制系统的时域、频率、根轨迹相关计算;了解状态空间分析相关函数。
学时分配:4学时。
第五章控制系统的经典设计技术主要内容:1、控制系统超前、滞后、滞后──超前校正2、PID校正3、控制系统状态空间设计基本要求:掌握 Matlab环境下控制系统的经典设计;了解Matlab环境下控制系统状态空间设计。
0904070控制系统仿真课程教学大纲
0904070控制系统仿真课程教学大纲《控制系统仿真》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：0904070课程中文名称：控制系统仿真课程英文名称：Control system simulation课程性质：专业选修课程考核方式：考查开课专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程与自动化、探测制导与控制技术、生物医学工程开课学期：7总学时：32 （其中理论24学时，实验8学时）总学分：2二、课程目的通过讲授控制系统仿真的基本原理、方法和特点，以及仿真软件MA TLAB（含Simulink）的典型仿真程序，使学生了解控制系统仿真技术的基本原理，掌握将控制系统理论、计算方法与计算机技术相结合的知识和技能，具备运用控制系统仿真技术对控制系统进行分析、辅助设计与仿真的能力。
为学生日后从事相关领域的工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域，打下坚实的基础。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）1. 培养学生掌握仿真软件Matlab（含Simulink）的控制系统仿真方法；2. 培养学生掌握控制系统的分析、设计与仿真的流程和方法。
3. 培养学生面对控制系统对象时，能够综合运用所学知识提出问题、分析问题、以及运用仿真知识解决问题的能力；4. 培养学生的动手能力和实践能力，以及具有一定的创新能力。
四、教学内容与学时分配第一章绪论（2学时）1.1 系统仿真的基本概念1.2 连续与离散事件系统仿真技术1.3 仿真技术的应用、现状与发展第二章基于Matlab控制工具箱的仿真方法（4学时）2.1 控制系统的数学模型2.2 Matlab常用基础知识2.3 基于传递函数模型的控制系统设计2.4 基于状态空间模型的控制系统设计第三章连续系统的数值积分法仿真（6学时）3.1 基本数值积分方法与计算稳定性分析3.2 基于Matlab的仿真方法3.3 基于Simulink的仿真方法第四章连续系统的离散相似法仿真（5学时）4.1 离散相似法4.2 典型环节的离散状态方程4.3 带非线性环节的仿真方法第五章控制系统参数优化及仿真（5学时）5.1 参数优化寻优5.2 函数寻优第六章现代仿真技术（2学时）6.1 面向对象仿真技术6.2 分布交互仿真技术6.3 虚拟现实技术五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）教学方法：采用课堂讲授（理论和应用实例）与开放实验室进行仿真实验相结合方式。
控制工程基础-控制系统的计算机仿真
计算机仿真在电子工程中用于模拟电路系 统和数字系统的行为，进行电路设计和优 化。
04 控制系统的计算机仿真
控制系统的数学模型
线性时不变系统
描述系统的动态行为，通过微分方程、差分方程等数学表达式表 示。
传递函数
描述系统输入与输出之间的关系，通过传递函数进行描述。
状态空间模型
描述系统的动态行为，通过状态方程和输统
开环控制系统是指系统中没有反馈回路的系统，输入信号 直接作用于受控对象，输出信号与输入信号之间的关系是 固定的。
线性控制系统
线性控制系统是指系统中各元件之间的关系可以用线性方 程描述的系统。
闭环控制系统
闭环控制系统是指系统中具有反馈回路的系统，输出信号 通过反馈回路回到输入端，控制器根据反馈信号调整输入 信号，以实现控制目标。
03
计算机资源的限制
大规模的控制系统仿真可能需要 较高的计算机资源，如内存和计 算能力。
未来发展方向与展望
混合仿真
结合物理实验和计算机仿真，以提高仿真的 准确性和可信度。
多尺度仿真
考虑系统不同尺度的特性和行为，以更全面 地模拟和控制复杂系统。
高性能计算
利用高性能计算机和并行计算技术，提高大 规模控制系统的仿真效率。
智能化仿真
结合人工智能和机器学习技术，实现自适应 和智能化的仿真和控制。
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多输入多输出系统仿真
总结词
多输入多输出系统是指具有多个输入信号和多个输出信号的控制系统。
详细描述
多输入多输出系统在工业控制中应用广泛，如机器人、飞行器等。通过计算机仿真，可以模拟系统的动态行为， 分析系统的稳定性和性能，优化控制策略。
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控制系统计算机仿真课程说明
一、课程基本情况
二、课程描述
《控制系统计算机仿真》是自动化专业的一门重要的专业基础课，通过学习使学生能利用MATLAB仿真语言对控制系统的分析及设计进行数字仿真，并有助于深刻领会已学过的相关课程的内容。
能够为将来开展控制系统研究工作提供一个高效的工具。
系统仿真是指通过系统模型的试验去研究一个已经存在的，或者是正在研究设计中的系统的具体过程。
控制系统的计算机仿真就是以控制系统的模型为基础，采用数学模型代替实际的系统，以计算机为主要工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。
主要内容：
1．系统仿真的基本概念。
2. 数组和矩阵的计算方法，符号运算的基础知识，数据的可视化方法
3. 欧拉法、梯形法和龙格-库塔法等常用控制算法的设计。
4.应用循环结构和分支结构编写MATLAB程序。
5. 在SIMULINK环境下进行控制系统仿真的方法。
三、使用教材及主要参考书或资料
使用教材：《机电系统动态仿真》刘白雁主编，机械工业出版社，2005年7月出版，普通高等教育规划教材。
可作为自动化、电气工程及其自动化等专业的本科教材，也可供这些领域的工程技术人员参考。
内容包括：系统仿真的基本思想、具体步骤和方法。
利用MATLAB语言建立控制系统的模型，实现各种模型之间的相互转换。
数组和矩阵的计算方法，符号运算的基础知识，数据的可视化方法。
应用循环结构和分支结构编写MATLAB程序。
欧拉法、梯形法和龙格-库塔法等常用控制算法的设计，编写脚本文件和函数文件，对控制系统进行仿真和分析。
掌握在SIMULINK环境下进行控制系统仿真的方法。
主要参考书或资料
1．《精通MATLAB 6.5版》张志涌主编，北京航空航天大学出版社
2. 《MATLAB电子仿真与应用》韩利竹主编，国防工业出版社
3. 《MATLAB应用程序接口指南》刘志坚主编，科学出版社
四、考核方式
考勤、作业、实验.................... 30%
期末考试........................... 70%
注意事项：
1. 学生听课课时必须超过本门计划课时三分之二以上同时完成该课程的作业和实验才能取得期末考试资格。
2. 最终成绩以60分为最低及格线。