基于MATLAB的《自控理论》CAI课件的制作与实现
2019年-MATLAB自控原理-PPT精选文档

求解连续系统时域响应的MATLAB函数
➢ impulse函数
计算/绘制连续系统的单位脉冲响应。
句法:impulse(sys)
impulse(num, den) [y, x, t]=impulse(sys) [y, x, t]=impulse(num, den)
impulse(sys, t) impulse(num, den, t) [y, x, t]=impulse(sys, t) [y, x, t]=impulse(num, den, t)
plot(t, u2);
% 绘制单位加速度输入信号
hold on;
% 图形保持,在同图中绘制响应曲线
lsim(num, den, u2, t); % 求单位加速度响应
ylabel('x(t), y(t)');
% 显示纵轴名称
text(11, 100, '1/2*t^2'); % 显示单位加速度函数表达式
title(‘单位加速度响应’); % 显示图形名称
单位脉冲响应
0.3
单位阶跃响应
0.8
0.2
0.6
y(t)
y(t)
0.1
0.4
0
0.2
-0.10
5 10 15 20 Time (sec)
00
5
10 15 20
Time (sec)
单位速度响应
20
单位加速度响应
200
x(t), y(t)
x(t), y(t)
Transfer function: s^3 + 5 s^2 + 2
----------------------------2 s^3 + 3 s^2 + 15 s + 8
Matlab在《自动控制原理》教学课件中的应用

Matlab在《自动控制原理》教学课件中的应用[摘要] 科技的高速发展促使职业教育必须加快其改革的步伐,基于实际自动控制系统的特点,在教学课件中引入控制工程实例,将目前控制系统分析与设计中常用的MATLAB数字仿真技术应用于《自动控制原理》的多媒体课堂教学当中。
从而开发能激发学生兴趣,提高教学效率的多媒体课件,达到创新教育和素质教育的目标。
[关键词] 自动控制原理MATLAB多媒体课件一、《自动控制原理》课程的教学现状《自动控制原理》是电气专业的一门专业基础课,它是以工程数学、电子技术以及多门电学专业课为基础,讲述自动控制系统的基本概念、建立控制系统数学模型、分析系统性能、进行系统设计的基础理论和相关技术。
在实际教学中,这门课上课的老师和学生都觉得效果不好,学完之后,学生抓不住重点,甚至有些学生很讨厌这门课。
主要原因有以下几个方面:1、内容多,学时少2、教学模式单一,课堂教学枯燥,没有生机3、虽然许多教师制作了《自动控制原理》课程的课件,多媒体的授课方式逐步取代了传统的教学方式,但是,限于课件制作时间较短,部分教师制作的多媒体课件仅仅是把讲义从黑板搬到了屏幕上,没有发挥多媒体生动直观的优势。
二、Matlab在自动控制原理课程中的应用Matlab是一种专业的计算机程序,用于数值计算、符号运算及图形处理。
从教学方面来说,优秀的仿真软件有助于提高学生的学习兴趣,有效地扩充教学信息,增加吸引力,使教学更加生动、形象。
这对于高职院校的学生来说显得尤为重要。
Matlab工具箱分为两大类:功能性工具箱和学科性工具箱。
其中Simulink是一个模块化的系统动态仿真环境,是Matlab的重要组成部分,并且使用方便,只需要用鼠标拖动的方法,就能很快地建立系统的框图模型,并可选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果。
在仿真过程中可以随意改变参数,实时观测系统的变化,交互性好。
MATLAB仿真软件在《自动控制原理》教学中的应用与实践

MATLAB 仿真软件在《自动控制原理》教学中的应用与实践*高联学(滨州学院电气工程学院,山东 滨州 256600)摘 要:运用MATLAB 仿真软件进行《自动控制原理》教学,能让学生直观、动态地观察参数的变化对实验结果的影响,加深对课堂知识的理解,突破时间和空间的限制,体现以学生为中心的理念,注重学生的过程性考核和实践动手能力的提高,具有很强的实用性。
关键词:MATLAB 仿真软件;《自动控制原理》;应用;实践中图分类号:G642;TP13-4 文献标志码:A 文章编号:1672-3872(2019)10-0008-02——————————————基金项目: 滨州学院实验技术研究项目(BZXYSYXM201416)作者简介: 高联学(1978—),男,山东滨州人,硕士,副教授,研究方向:电力电子与电力传动。
《自动控制原理》是控制科学与工程一级学科的核心课程,也是电子信息类专业的重要基础课。
该课程的知识涵盖物理、化学、生物、电子、机械等方面,讲授的基本原理比较抽象,学生不容易理解和掌握,大多数学生听完课后对课堂上教师讲授的内容印象不深,甚至有个别学生一开始听不懂,往后就干脆不听了,长此以往,对学生的发展非常不利。
即使学生到实验室做实验,由于实验内容陈旧,形式单一,主要是实验箱式的验证性实验,很难提高学生的理解能力和动手能力。
将MATLAB 仿真软件运用到《自动控制原理》理论教学和实验教学中,是理论联系实际的重要手段,能加深学生对所学理论的理解,帮助其发现在课堂上所学知识的不足之处,并及时改进,增强学生对《自动控制原理》课程的学习积极性和主动性。
1 《自动控制原理》课程教学中存在的问题《自动控制原理》的主要内容有自动控制系统概述、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、根轨迹法、控制系统的频率域分析法、控制系统的校正、非线性系统分析、离散控制系统等,实验包括典型环节的电路模拟、二阶系统的瞬态响应、高阶系统的瞬态响应和稳定性分析、线性定常系统的稳态误差、典型环节和系统频率特性的测量、线性定常系统的串联校正、典型非线性环节的静态特性、非线性系统的描述函数法、非线性系统的相平面分析法、采样控制系统的分析、采样控制系统的动态校正等内容。
MATLAB课件7-自动控制应用讲解优选全文

一个稍微复杂一些的传递函数模型:
G(s)
=
(s 2
+
6(s + 5) 3s + 1)2 (s
+
6)
可以通过下面的语句输入到MATLAB工作空间:
num=6*[1,5];
den=conv(conv([1,3,1],[1,3,1]),[1,6]);
tf(num,den)
运行结果
若上例中两个传递函数构成负反馈连接,则求反馈后的结
果。
sys=feedback(sys1,sys2,-1)
结果为:
3 s (s+2) (s+4) (s+0.3333) ----------------------------------------------------------------- (s+3.869) (s+2.323) (s+0.02955) (s^2 + 1.778s + 3.765)
用MATLAB建立传递函数模型
在MATLAB控制系统工具箱中,定义tf( ) 函数, 它可由传递函数分子分母给出的变量构造出单个 的传递函数对象。从而使得系统模型的输入和处 理更加方便。
该函数的调用格式为: G=tf(num,den);
基于MATLAB的《自动控制原理》教学辅助软件的设计开题报告

[9] 魏泽国.自动控制原理[M].北京:北京煤炭工业出版社,1994
[10]王华乔. 基于MATLABGUI的自动控制原理仿真ATLAB在控制理论时域分析法教学中的应用[期刊论文].
[12]杨海勇.MATLAB仿真在自动控制类课程的应用[期刊论文].
《自动控制原理》是高等工科院校自动化专业和电子信息类专业的一门重要基础课程。其应用领域非常广泛,几乎遍及电类及非电类的各个工程技术学科,学好这门课程,掌握自动控制的基本原理,学会自动控制系统的分析和设计方法,对于高等工科院校自动化专业和电子信息类专业的学生来说是非常重要的。《自动控制原理》课程涉及到控制系统的模型建立、系统分析、系统设计等理论基础,其理论计算繁琐,绘图复杂。给学生的学习带来许多困难。《MATLAB及系统仿真》是自动化专业的重要专业基础课。仿真软件MATLAB具备卓越的数值计算能力和交互式的仿真环境,提供了大量的内置函数,广泛地应用于科学计算、信息处理、控制系统等领域的分析、仿真和设计工作。近年来,MATLAB的应用逐渐盛行起来,成为科研、教学、工程领域中不可缺少的助手。而利用MATLAB进行仿真,借助软件强大的计算和绘图能力,能直观地领会和理解相关分析方法,对课程的学习有很大的帮助[12]。
MATLAB与自动控制原理课程的整合,不能是简单的结合,被动的融人,而是高层次的主动适应,其结果将带来课程内容、课程实施、课程评价和课程资源的变革,同时也是传统教学中教师的作用和师生之问关系的变革,这不仅仅表现为策略或内容上的交叉、渗透、组合、综合更重要的是表达了一种新的教育思想和教育理念,而其最终将应用软件MATLAB作为辅助的高级认知工具,从而带动高校理工科教学的全面改革[13]。
自动控制理论matlab课程设计

总结词
通过Matlab编程实现温度控制 系统的模拟,掌握单闭环控制 系统的基本原理和设计方法。
系统稳定性分析
通过Matlab的根轨迹或频率响 应分析方法,判断系统的稳定 性。
模拟实验
通过Matlab的Simulink模块, 搭建温度控制系统的仿真模型, 进行模拟实验。
双闭环电机调速系统设计
总结词
通过Matlab编程实现电机调速控制 系统的模拟,掌握双闭环控制系统 的基本原理和设计方法。
课程设计展望
增加难度和挑战性
加强理论与实践结合
完善课程设计题目和内容
加强团队协作能力的培养
在未来的课程设计中,可以增 加难度和挑战性,例如设计更 加复杂的控制系统、实现更加 先进的控制算法等,以提高学 生的实际操作能力和解决问题 的能力。
在未来的课程设计中,可以更 加注重理论与实践的结合,例 如通过实际案例分析、现场实 践等方式,加深学生对理论知 识的理解和应用。
自动控制理论 Matlab课程设计
目录
• 引言 • 自动控制理论概述 • Matlab在自动控制中的应用 • 自动控制系统设计实例 • Matlab课程设计总结与展望
01
引言
课程设计的目的和意义
01 02
掌握自动控制理论的基本原理和应用
通过Matlab课程设计,学生可以深入理解自动控制理论的基本原理, 包括线性系统、稳定性、反馈控制等,并学习如何将这些理论应用于实 际系统中。
抗干扰性
系统对外部干扰的抵抗能力。
03
Matlab在自动控制中的 应用
Matlab在控制系统建模中的应用
总结词
通过使用Matlab,学生可以学习如何建立各种控制系统的数学模型,包括线性 时不变系统、非线性系统等。
自动化专业课程设计——MATLAB控制系统仿真 ppt课件
锅炉过热蒸汽温度控制的基本任务 就是维持过热器出口温度在允许范围内,
高参数电厂540150o C 保护设备安全,
并使生产过程经济、高效的持续运行。
影响蒸汽温度的因素:
➢ 减温水量 QW (控制量) ➢ 蒸汽流量 D ➢ 烟气热量 QH
PPT课件
29
(二)蒸汽温度系统开环模型建立
减温水量对蒸汽温度的影响
对于倒立摆系统,由于其本身是自不稳定的系统,实验建模 存在一定的困难。但是经过假设忽略掉一些次要的因素后,倒立摆 系统就是一个典型的运动的刚体系统,可以在惯性坐标系内应用 经典力学理论建立系统的动力学方程关系。
PPT课件
11
(一)一级倒立摆系统的数学模型
系统的组成系统由小 车、小球和轻质杆组成。 倒摆通过转动关节安装在 驱动小车上,杆子的一端 固定在小车上,另一端可 以自由地左右倒下。通过 对小车施加一定的外部驱 动力,使倒摆保持一定的 姿势。
27设计过程设计过程11建立倒立摆的数学模型建立倒立摆的数学模型劢力学数学模型劢力学数学模型非线性微分方程形式非线性微分方程形式状态空间表达式非线性状态空间表达式非线性状态空间表达式线性状态空间表达式线性状态空间表达式线性状态空间表达式线性22倒立摆的状态空间分析法设计倒立摆的状态空间分析法设计采用状态反馈进行极点配置采用状态反馈进行极点配置基亍全维观测器用状态反馈进行极点配置基亍全维观测器用状态反馈进行极点配置33基亍基亍matlabmatlab的倒立摆系统仿真设计的倒立摆系统仿真设计matlabmatlab语言程序设计和语言程序设计和simulinksimulink模型建立模型建立建立倒立摆的开环仿真模型观察输出曲线建立倒立摆的开环仿真模型观察输出曲线设计状态反馈进行极点配置分析曲线设计状态反馈进行极点配置分析曲线设计观测器和状态反馈进行极点配置分析曲线设计观测器和状态反馈进行极点配置分析曲线根据根据非线性数学模型非线性数学模型建立开环仿真模型观察输出曲线建立开环仿真模型观察输出曲线采用以上设计的观测器和状态反馈进行控制分析曲线采用以上设计的观测器和状态反馈进行控制分析曲线28及控制系统仿真课程设计二锅炉过热汽温控制系统设计及仿真分数占比2029锅炉出口过热蒸汽温度是蒸汽的重要质量指标是整个锅炉汽水通道中温度最高的直接关系到设备的安全和系统的生产效率
基于MATLAB的_自控理论_CAI课件的制作与实现
基于MAT LAB的《自控理论》C A I课件的制作与实现高汉昆,毕效辉,武 丽(西南科技大学信息工程学院,四川绵阳 621010)3摘 要:针对《自动控制原理》这门课程,介绍了运用MAT LAB软件中的图形用户界面G U I进行CA I课件的设计与制作的方法,并给出了一些运行界面。
课件内容丰富,操作简单方便,仿真结果直观,准确性高,可以大大提高学生的学习兴趣。
关键词:自动控制原理;C A I;MAT LAB;G U ID esi gn and I m ple m en t a ti on of CA I Courseware on Automa ti c Con trol TheoryAbstract:Based on the design of aut omatic contr ol theory,the methods of design and i m p le mentati on course ware by use G U IofMAT2 LAB is intr oduced and running interface is p r ovided.A s the courseware is full,easy operati on,accuracy it could i m p r ove student’s inter2 est on Aut omatic Contr ol Theory highly.Key words:aut omatic contr ol theory,CA I,MAT LAB,G U I中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:100025757(2007)1020051202 一、引言《自动控制原理》、《现代控制理论》是自动化及相关专业的两门技术基础课,由于自动控制技术在各个行业的广泛渗透,其控制理论已逐渐成为高等学校许多学科共同的专业基础课,且愈来愈占有重要的位置。
MATLAB在自动控制中的应用第6章PPT课件
第6章 反馈控制系统分析与设计工具
图 6.2 系统数据导入界面
13
第6章 反馈控制系统分析与设计工具 6.1.3
打开LTI Viewer显示窗口后,可以直接在其图形窗口中 对显示的曲线进行各种操作,这些操作通过右击菜单选项完 成。方法是,用鼠标右键单击图形窗口,得到右击菜单, 如 图6.3(a)与(b)所示。该菜单的主要控制及选项包括:
9
第6章 反馈控制系统分析与设计工具
图6.1 LTI Viewer (a) 打开空窗口; (b) 打开窗口并导入系统模型
10
第6章 反馈控制系统分析与设计工具 2. 打开LTI Viewer的同时导入系统模型 打开LTI Viewer时,导入例6.1的数学模型,并显示其单
位阶跃响应曲线。则在MATLAB >&g具
说明:① 缺省输入变量时,初始化并打开一个线性定常 系统响应分析的LTI Viewer
② 在打开LTI Viewer的同时将sys1,sys2,…,sysN等 N个线性定常模型的响应曲线显示在图形窗口中,曲线形式由 字符串′plottype′指定,包括′step′,′impulse′ ′initial′, ′lsim′,′pzmap′,′bode′, ′nyquist′,′nichols′等,该字符串还可以最多达6个, 由这些曲线名称可以组成元胞向量, 如{′step′; ′nyquist′};如果没有指定曲线的形式(即不包含字符串
1.5
s^2+14s+40.02
(6.1)
8
第6章 反馈控制系统分析与设计工具 6.1.1 LTI Viewer 打开LTI Viewer显示窗口的方式很多, 这里主要介绍两种。
1. 打开一新的LTI Viewer 在MATLAB
最新matlab的自动控制原理实现资料课件ppt
第 5 章 MATLAB在自动控制原理中的应用
第 5 章 MATLAB在自动控制原理中的应用
第 5 章 MATLAB在自动控制原理中的应用
第 5 章 MATLAB在自动控制原理中的应用
5.1.3 LTI对象属性的设置与转换
1.LTI对象属性的获取与设置
表5.4 对象属性的获取和修改函数
函数名称及基本 格式
判断LTI对象sys是否为离散时间系统。若是,返回1;否 则返回0
判断LTI对象sys是否为空。若是,返回1;否则返回0
判断LTI对象sys是否为特定类型对象。若是,返回1;否 则返回0
判断LTI对象sys是否为SISO系统。若是,返回1;否则返 回0
返回系统sys的维数
第 5 章 MATLAB在自动控制原理中的应用
通常,由以下五个步骤来完成: ①对方框图中的各个环节进行编号,建立它们的对象模型。 ②利用append函数命令建立无连接的状态空间模型。
sap=append(s1,s2,…,sm) ③按规定写出系统的互联接矩阵q 互联矩阵q中的每一行由组合系统的一个输入编号和构成该输入的其它输出编号 组成,其中该行的第一个元素为该输入的编号,接下来的元素则由构成该输入的其 它子框的输出编号组成,如果为负反馈,则编号应取负号。 ④选择组合系统中需保留的对外的输入和输出端的编号并列出。
第 5 章 MATLAB在自动控制原理中的应用
2.LTI模型的单位冲激响应函数impulse( ) 格式:impulse(sys) 功能:绘制系统sys(sys由函数tf、zpk或ss产生)的单位冲激响应,结果不返回数据, 只返回图形。 [例5-19] 系统传递函数为: G(s) 4
s2 s4
求脉冲响应。MATLAB程序如下: sys=tf(4,[1 1 4]); %生成传递函数模型 impulse(sys); %计算并绘制系统的单位冲激响应 title('脉冲响应'); 该程序运行所得结果如图5.5所示。
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二、 课件特色
M T A 是 一种科学 计算 软件 , 用于工 程应 用各 领 ALB 适 域 的分析设 计与复杂计算 , 它使用方 便 , 入 简捷 , 算高 输 运 效且 内容丰 富 , 很容易 由用 户 自行扩展 。MA L B运用 于 TA 自动控制原理 的教学可 以成为一 个非 常出 色的辅 助工具 , 它 可 以帮 助学 生 从 抽 象 的 理 论 中解 放 出 来 , 后 利 用 然 MA L B强大 的仿真 功能对所学 的知识进行巩 固和创 新。 TA 该课件集 “ 与“ ” 教” 学 于一体 , 突破 了传 统 的 M T A AL B 仿真必须用 户熟悉 回调 函数的缺 点 , 所有 回调 函数都 内 把
高汉昆 , 效辉 , 毕 武 丽
( 西南科技大 学信 息工程 学院 , 四川 绵 阳 6 11 ) 200 摘 要: 针对《 自动控 制原理》 门课程 , 了运 用 M T A 这 介绍 A L B软件 中的 图形用户界 面 G I 行 C I U进 A 课件 的
设计与制作的方 法 , 并给 出了一 些运行界 面。课 件 内容丰 富, 操作 简单方便 , 真结果 直观 , 仿 准确性 高 , 以大大 可
K e r s:uo t o t lter , y wo d a tmai c nr h o CAI MAT AB, c o y , L GUI
中图分 类 号 :P 9 . T 3 19
一Байду номын сангаас
文 献标 识 码 : A
文 章编 号 :0055 (0 7 1-0 1 2 10 -7 7 2 0 )005 - 0
到 的 问题 。
相关数据 , 即可得 出仿 真结果 。 同时 把教学 部分 内容也嵌 入到 G I 面 中 , 得学 生 在使 用 时既 有相 关 内容 的讲 U界 使 授, 又可以实际操 作 例题 仿 真 , 效果 直 观 明 了, 简单 易学 。 课 件采用下拉菜单 和按钮 双重作 用 的形式 , 主界面 中通 在 过下拉菜单或者 按钮能进 入该课 件 的任意 知识点 , 这样适 合教师讲课 的基本情 况 , 可以从第 一章 开始讲授 , 可以 既 又 从 其中任何一章开始讲 授。 该课件具有 以下 特点 : 1达到 国内领先水 平 , 作方 便 , . 操 内容 实用 , 能显 著提 高 教学效果 ; 2 符合 新时期 自动控 制理 论教学 发展 的方 向 , 与本 . 能 课程 当前使用的大多数纸质 教材配套 , 系统 、 内容 贴切 ; 3覆盖《 动控制理论》《 . 自 、现代控制理论》 课程中凡 能用 M TA A L B进行辅助分析与仿真的知识点 , 是一大型课件;
嵌到 G I 面的控件中 , 户只需要简单地 按“ U界 用 帮助” 输入
、
引 言
《 自动控制原理》 《 、现代控制理论》 自 是 动化 及相关 专 业 的两 门技术基 础课 , 由于 自动控制技 术在 各个行 业 的广 泛渗透 , 其控制理论 已逐渐成 为高等学 校许 多学科 共 同的 专业基础课 , 且愈来愈 占有重要 的位 置 。由于课 程 本身 涉 及许多 的数学 分析 和复杂运 算 , 如借助 微分几 何 的 固有 非 线性框架来研究 非线 性系统 的控 制 ; 散事 件动态 系统理 离 论; 不确定性 控制及系统对 外扰的鲁棒性分析 和设计 等等 , 这 些运算和分析对控 制技术 和控制理论都有不可替代 的作 用 , 由于其本 身的复杂性 给教 学带来 了诸 多不便 。这 门 但 课 程以繁多 的数学 和绘 图讲 授控制 系统 的分析 和设计 , 偏 重理论 性质且相对较抽象 。由于许多复 杂的绘 图方法无法 用 实验 实现 , 又没有充 足的教育经费投资 , 得许 多学校对 使 该课程 的学习仍在传 统的模 拟实验箱 阶段 。所 以, 化计 简 算 和辅助分析 已经成 为提高 教学质 量 的突破 口, 此引入 在 M T A , 以针对教 学 中的数学 运算 和 系统 分析 进 行简 A L B可 化 和计 算机分析 , 能够更有 利于 我们 解决 在教学 过程 中遇
维普资讯
第2 3卷
V 12 o. 3
增刊
四川教 育学 院学 报
J OURN I HUAN COL E DUC AL OF S C L GE OF E A ̄ ON
20 07年 1 O月
0c . 0 7 t2 o
基于 M TA A L B的《自控 理 》 A 课 件 的 制 作 与 实现 论 CI
LAB i i to c d a d r n i g i tra e i r v d d.Ast e c u s w x sf l a y o r t n。a c r c t o l mp v t d n ’ n e - s n rdu e u n n n e f c sp i e n o h o re  ̄ e i ,e pe ai ul s o c u a y i c u d i r esu e t g i tr o e to t ma i n r lT e r ih y s n Au o t Co to h o h g l . c y
提 高学生的学 习兴趣 。
关键词 : 自动 控 制 原 理 ; A ; T A ; U C IMA L B G I
Dein a d pe ntto fCAI Co re r n Auo ai n r lTh o y sg n I lme a in o m u s wa eo tm t Co to e r c Ab ta t B sd o h eino uo t o t l h oy。 h to so eina d i lme tto O re r yu eGUIo sr c : a e n ted sg fa tmai c nr e r t emeh d fd sg n mpe nainC U swaeb s c ot MAT f -