东北大学精品课程控制系统仿真chapter 2
东北大学薛定宇 控制系统及计算机仿真chap 9
微积分计算：glfdiff()、fode_sol()
线性分数阶系统分析与设计
类的建立：@fotf；fotf.m、display.m 重载函数（FOTF互连）支持 *、+、feedback()
时域与频域分析：重载函数尽量控制系统工具箱 函数同名，且调用方式尽可能保持一致
step(), lsim(), bode(), nyquist(), nichols(), isstable(), norm()
国家级精品课程
控制系统仿真与CAD
第十一章 分数阶系统的分析与设计
东北大学信息学院 薛定宇
第十一章 分数阶系统的分析与设计
基于传统微积分理论的控制都是整数阶控制 误用的词：分数阶更确切的名称是非整数阶 本章主要内容
分数阶微积分的定义与计算 分数阶线性微分方程的求解 分数阶传递函数模型 —— FOTF 类
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例11-13 分数阶微分方程 传递函数
输入信号
检验：用步长0.0005
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11.5 分数阶系统的设计
分数阶PID控制器
Igor Podlubny
分数阶对象最优分数阶PID控制器设计界面
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微分、积分
扩展：统一微积分
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分数阶微积分的历史
法国数学家Guillaume Franç ois Antoine L’Hô pital
控制系统仿真_薛定宇第三章 科学运算问题的MATLAB求解
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微分方程求解的步骤
将微分方程变换成标准型 用MATLAB描述微分方程
M-函数 入口：function dx=funmane(t,x) 匿名函数 >> f=@(t,x)[...]
求解
验证：odeset()函数
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数值解
ห้องสมุดไป่ตู้
解析解
解析解
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演示：自编 funm() 求矩阵的任意函数
求
结果：左上角元素
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3.1 线性代数问题求解小结
线性代数很多问题可以用MATLAB语句直 接求解，和数学表示差不多一样直观 很多方法可以同时得出解析解和数值解
本节主要介绍和这门课程相关的问题 线性代数问题的MATLAB求解 代数方程求解、微分方程求解 最优化问题的求解 Laplace 变换与 z 变换问题的求解
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进一步学习这方面内容建议阅读
薛定宇、陈阳泉《高等应用数学问题的 MATLAB求解》（第二版），清华大学出 版社，2008。英文版：Solving Applied Mathematical Problems with MATLAB，CRC Press，2008 遇到某个MATLAB问题找不到合适的工具 箱，试在下面网址搜索
控制系统仿真_薛定宇第六章_非线性控制系统的仿真方法
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6.5 子系统与模块封装技术
前面介绍了简单系统的建模、仿真方法 大型系统怎么处理？ 本节主要内容
如何把大型的系统分解成各个子系统 如何封装可重用子系统
例6-16 PID控制器模块（新版本有现成模块）
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6.1.2 Simulink的常用模块简介
启动Simulink
命令行式 双击图标
MATLAB 7.*和8.*图标略有不同：
相关模块简介
输入模块组 输出模块组 其他相关模块：连续、离散、非线性等 专业模块：Simscape、SimMechanics等
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6.2 Simulink的建模与仿真
建模步骤
打开模块库 打开空白窗口 将所需模块复制到模型窗口内 修改参数 连线
仿真步骤
仿真参数 启动仿真
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控制系统仿真与CAD
第六章 非线性系统的仿真方法
东北大学信息学院 薛定宇
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非线性系统的仿真方法
前面各章涉及的都是线性系统，非线性系 统怎么办？ 可以引入Simulink对系统建模、分析 本章主要内容
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》期末考试高频考点版(带答案)
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》期末考试高频考点版（带答案）一.综合考核(共50题)1.为返回线性化后系统的传递函数描述。
应使用下列哪一种命令?()A.[A，B，C，D]=linmod(‘sys’，x，u)B.[num，den]=linmod(‘sys’，x，u)C.[Ad，Bd，Cd，Dd]=dlinmod(‘sys’，Ts，x，u)D.[numd，dend]=dlinmod(‘sys’，Ts，x，u)参考答案：D2.信号标签的传递方法有几种?()A.1B.2C.3D.4参考答案：B3.在任何时候，用户可以对模块的注释文本进行编辑。
()A.正确B.错误参考答案：A4.使用命令行gcb('sys')，其功能描述为()A.返回指定系统模型中当前模块的路径名B.返回当前系统模型中当前模块的路径名C.返回当前系统模型中当前模块的操作句柄D.获得当前系统模型的路径名参考答案：A5.plot(x，y，z)是用来绘制二维图形的。
()A.错误B.正确参考答案：A6.在一个系统模块中允许有多个Enable或Trigger信号。
()A.错误B.正确参考答案：A7.下列哪项操作可以对系统模型框图进行注释?()A.双击系统模型编辑器的背景B.双击Simlink模块C.双击信号线D.Crtl+D参考答案：A8.下列哪条命令可以旋转Simlink模块()A.Show Drop ShadowB.Rotate BlockC.Foreground colorD.Flip Block参考答案：D9.下列哪条命令可以使Simlink模块生成阴影?()A.Rotate BlockB.Show Drop ShadowC.Flip BlockD.Foreground color参考答案：B10.在matlab中虚数表示为i, j。
()A.正确B.错误参考答案：A11.使用命令行gcb(‘sys’)，其功能描述为()。
控制系统仿真_薛定宇第四章 线性控制系统的数学模型
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4.3.3 控制系统的状态方程实现
由传递函数到状态方程的转换 不同状态变量选择，结果不唯一 默认变换方式，采用MATLAB函数
G可以是传递函数、状态方程和零极点模型 适用于有延迟的、离散的或多变量模型 可以将延迟传递函数模型转成内部延迟
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4.1.1 线性连续系统数学模型及 MATLAB 表示
线性系统的常系数线性常微分方程模型
为阶次， 为常数， 物理可实现 线性定常系统 LTI （linear time invariant）
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传递函数的理论基础 ——Laplace变换
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均衡实现 （banlanced realization）
由一般状态方程输入输出关系显著程度不 明显，需要进一步变换 均衡实现是一种很有用的方式 用MATLAB直接求解
得出均衡实现的模型 得出排序的 Gram 矩阵
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离散系统也有内部延迟模型
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4.3 系统模型的相互转换
前面介绍的各种模型之间的相互等效变换
主要内容
连续模型和离散模型的相互转换 系统传递函数的获取 控制系统的状态方程实现 状态方程的最小实现 传递函数与符号表达式的相互转换
东北大学过程控制系统课设
炉温的单闭环控制系统设计作者姓名：学号：指导教师：学院名称：专业名称：东北大学2016年12月过程控制系统课程设计课程设计（论文）任务书课程设计（论文）任务书炉温的单闭环控制系统设计摘要炉温控制系统是工业控制中比较典型的控制系统，但是温度系统惯性大、滞后现象严重，难以建立精确的数学模型，给控制过程带来很大难题。
因此，针对每个不同的系统需要单独研究一种最佳的控制方案，以达到系统稳定、调节时间短且超调量小的性能指标。
本次课程设计是以电烤箱为控制对象，利用PID控制算法实现电烤箱的恒温控制。
通过组态王软件编写PID控制程序以及实际调节PID参数，深刻理解控制系统的构建与调试以及PID各项参数的意义。
本次设计是基于组态王的软件平台进行的，借此熟悉组态软件的使用。
关键词：电烤箱温度控制系统，组态王，PID整定，温度曲线目录课程设计（论文）任务书 (I)摘要 (II)第一章绪论 (1)1.1 课题的提出与意义 (1)1.2 设计目的 (1)1.3 课程设计任务和要求 (2)第二章炉温控制系统工作原理 (3)2.1 炉温控制系统原理图 (3)2.2 实验操作方法与步骤 (4)2.2.1 连线 (4)2.2.2 设置仪表 (4)第三章炉温控制系统的硬件组成 (5)3.1 炉温控制系统 (5)3.2 智能控制仪表CD901 (5)3.2.1 智能控制仪表CD901简介 (5)3.2.2 智能控制仪表CD901的规格型号说明 (6)3.2.3 CD901工作原理 (8)3.3 热电阻pt100 (8)3.4 固态继电器 (9)3.4.1 固态继电器简介 (9)3.4.2 固态继电器工作原理 (9)3.4.3 固态继电器特点及用途 (10)3.5 RS-232/RS-485转换器 (10)3.5.1 RS-232 (11)3.5.2 RS-485 (12)3.6 电烤箱 (13)第四章人机界面制作 (14)4.1 软件设计目标 (14)4.2 人机界面制作 (14)4.2.1 建立新工程 (14)4.2.2 画面的制作 (16)4.2.3 建立数据词典 (16)4.2.4 建立动画连接 (17)第五章PID控制算法 (18)5.1 PID控制器的参数整定 (18)5.2 一般PID控制算法 (18)第六章参数整定 (21)6.1 浅谈参数整定 (21)6.2 PID参数整定调试过程 (21)参考文献 (25)心得体会 (26)第一章绪论1.1课题的提出与意义在工业生产过程中，控制对象各种各样，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。
控制系统仿真_薛定宇第五章 线性控制系统的计算机辅助分析
控制系统仿真与CAD
第五章 线性控制系统的计算机辅助分析
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本章主要内容
线性系统定性分析 线性系统时域响应解析解法 线性系统的数字仿真分析 根轨迹分析 线性系统频域分析 多变量系统的频域分析
如果系统中所有的状态都是可控的，则称该系 统为完全可控的系统。 系统的可控性就是指系统内部的状态是不是可 以由外部输出信号控制的性质
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线性系统的可控性判定
可控性判定矩阵
若矩阵 为满秩矩阵，则系统完全可控 基于 MATLAB 的判定方法
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离散系统的范数定义
范数的 MATLAB 求解
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例5-9 已知离散系统模型
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5-1 系统性质分析小结
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判定的 MATLAB 函数
内部稳定返回0，内部不稳定但输入输出稳定返 回1，否则返回2
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5.1.3 线性系统的线性相似变换
系统的状态方程表示称为系统实现 不同状态选择下，状态方程不唯一 相似变换
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》期末考试高频考点版(带答案)
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》期末考试高频考点版（带答案）一.综合考核(共50题)1.下图所示的模型作为最顶层的系统模型使用时，可以通过它们从MATLAB工作空间中输入信号并将计算结果输出到MATLAB工作空间中。
()A.错误B.正确参考答案：B2.B=2：5执行后的结果为B=[2 3 4 5]。
()A.正确B.错误参考答案：A3.下列哪项操作可以对系统模型框图进行注释?()A.双击系统模型编辑器的背景B.双击Simlink模块C.双击信号线D.Crtl+D参考答案：A4.下图所示的子系统属于()。
A.使能子系统B.触发子系统C.函数调用子系统D.通用子系统参考答案：B5.低通滤波器的作用：()A.滤除信号低频部分B.滤除信号的高频部分C.滤除信号的高频及低频部分D.滤除信号谐波参考答案：B6.下列哪条命令可以使Simlink模块生成阴影?()A.Rotate BlockB.Show Drop ShadowC.Flip BlockD.Foreground color参考答案：B7.使用Crtl+Enter组合可以使系统模型充满整个视图窗口。
()A.错误B.正确参考答案：A在系统模型中建立子系统时候，用来完成子系统和主系统之间通讯的输入输出端口是由用户自由指定的。
()A.正确B.错误参考答案：B9.利用断点模块可以对系统进行反复逐时间步调试。
()A.正确B.错误参考答案：A10.使用命令行gcb(‘sys’)，其功能描述为()。
A.返回当前系统模型中当前模块的路径名B.返回指定系统模型中当前模块的路径名C.获得当前系统模型的路径名D.返回当前系统模型中当前模块的操作句柄参考答案：B11.下图所示的模型作为最顶层的系统模型使用时，可以通过它们从MATLAB工作空间中输入信号并将计算结果输出到MATLAB工作空间中。
()A.错误B.正确参考答案：B12.使用命令行delete_block(‘blk’)，其功能描述为()。
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》作业考核题库高频考点版(参考
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.微分方程的不同数值求解方法对应着不同的连续求解器。
()A.正确B.错误参考答案：A2.利用断点模块可以对系统进行反复逐时间步调试。
()A.错误B.正确参考答案：B3.信号标签的传递方法有几种?()A.1B.2C.3D.4参考答案：B4.使用命令[sizes，x0，xord]=modelname; 可以获得系统模型中状态输出的顺序。
()A.正确B.错误参考答案：A5.下列哪条命令可以旋转Simlink模块()A.Show Drop ShadowB.Rotate BlockC.Foreground colorD.Flip Block参考答案：D6.Matlab的M文件编辑器具有编辑和调试功能。
()A.正确B.错误参考答案：A7.代数环的解决方案不包括()。
A.切断环B.代数约束C.直接求解D.嵌套参考答案：D8.使用命令行delete_block(‘blk’)，其功能描述为()。
A.修改系统模型中的指定模块B.在系统模型中添加指定模块C.从系统模型中删除指定模块D.替换系统模型中的指定模块参考答案：C9.信号标签的传递方法有几种()A.4B.3C.2D.1参考答案：C10.Simlink中不包含专用模块库。
()A.错误B.正确参考答案：A11.使用命令行simulink，其功能描述为()。
A.开始仿真B.新建一个空的系统模型C.返回MATLAB主界面D.打开Simulink的模块库浏览器参考答案：D12.静态模型仅仅反映系统在平衡状态下系统特征值间的关系，这种关系常用()来描述。
A.微分方程B.代数方程C.差分方程D.线性方程参考答案：B13.下列哪条命令可以反转Simlink模块()A.Show Drop ShadowB.Rotate BlockC.Foreground colorD.Flip Block参考答案：B14.使用命令行sav e_system(‘vdp’)，其功能描述为()。
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》期末考试高频考点版(带答案)
东北大学22春“电气工程及其自动化”《控制系统 Simulink 仿真》期末考试高频考点版（带答案）一.综合考核(共50题)1.低通滤波器的作用：()A.滤除信号低频部分B.滤除信号的高频部分C.滤除信号的高频及低频部分D.滤除信号谐波参考答案：B2.使用命令[t，x，y1，y2，...，yn]=sim(model，timespan，options，ut);其中除了哪一项参数外，其它参数设置均可以取值为空矩阵?()A.modelB.timespanC.optionsD.ut参考答案：A3.条件执行子系统不包括：()A.使能子系统B.触发子系统C.函数调用子系统D.通用子系统参考答案：D4.原子子系统不具有下列哪种特点()A.子系统作为一个整体进行仿真，其功能类似于一个单独的系统模块B.子系统为一“实际”的模块，需要按照顺序连续执行C.子系统中的模块在子系统中被排序执行参考答案：D5.使用命令行close_system(‘sys’)，其功能描述为()A.打开一个已存在的Simulink系统模型B.建立一个新的Simulink系统模型C.关闭一个Simulink系统模型D.保存一个Simulink系统模型参考答案：C6.使用命令行simulink，其功能描述为()。
A.开始仿真B.新建一个空的系统模型C.返回MATLAB主界面D.打开Simulink的模块库浏览器参考答案：D7.在matlab中对矩阵A的第2行第1列赋值为8可用A(1，2)=8表示。
()A.正确B.错误参考答案：B8.微分方程的不同数值求解方法对应着不同的连续求解器。
()A.错误B.正确参考答案：B9.B.Rotate BlockC.Foreground colorD.Flip Block参考答案：D10.在没有断开关联之前可以对引用块进行修改。
()A.正确B.错误参考答案：B11.Scope模块与实验室内哪种工具类似()A.计算机显示器B.计算器C.示波器D.打印机参考答案：C12.对于离散模块及其产生的离散信号不需要进行过零检测。