《控制系统CAD与仿真》第一章 绪论

目录 第一章绪论 第二章 MATLAB程序设计 第三章控制糸统的分析 第四章基于传通函数的控制条统设计 dsp des 第五章基于状态空间的控制糸统设计 第六章控制糸统仿真 raining www.mathworks.com/training

第一章绪论 控制系CAD 控制系统仿真 简介 MATLAB编程基础

•控制系统CAD •控制系统仿真 •MATLAB简介 •MATLAB编程基础

第一章绪论 、控制系统CAD 控制系统的计算机辅助设计 (CSCAD-Control System Computer Aided Design) 控制糸统CAD技术是对复杂控制集统进行分析和设计的重要方油 和手段。在进行控制無统的分析与综合的过程中,除了要进行理论分 析外,还要对糸统的特性进行实验研究,研究糸统的圆有的动态特性, 验算设计的控制澋能否达到预期的性能指标,这个过程是设计一实验 一修改设计一再实验的过程。 二、控制系统仿真 所谓控制糸统的计算机仿真就是以控喇糸统的数学模型为基础 借助计算机对控制糸统的动态特性进行实验研究。 控制糸统的计算机仿真是控制糸统的计算机辅助设计的一个部分。 这一过程包括:建立教学模型;根据性能指标和控制算油编程求解控 制器皋教;对糸统校正前后进行仿真,并验证制的实际控恻效果; 修改控制景参数或结构,直到仿真结杲满足设计要求

一、控制系统CAD 控制系统的计算机辅助设计 （CSCAD-Control System Computer Aided Design） 控制系统CAD技术是对复杂控制系统进行分析和设计的重要方法 和手段。在进行控制系统的分析与综合的过程中，除了要进行理论分 析外，还要对系统的特性进行实验研究，研究系统的固有的动态特性， 验算设计的控制器能否达到预期的性能指标，这个过程是设计－实验 －修改设计－再实验的过程。 所谓控制系统的计算机仿真就是以控制系统的数学模型为基础， 借助计算机对控制系统的动态特性进行实验研究。 控制系统的计算机仿真是控制系统的计算机辅助设计的一个部分。 这一过程包括：建立数学模型；根据性能指标和控制算法编程求解控 制器参数；对系统校正前后进行仿真，并验证控制器的实际控制效果； 修改控制器参数或结构，直到仿真结果满足设计要求。 二、控制系统仿真

第一章绪论 MATLAB简介 1980年 美国 Cleve moler博士研制 MathWorks公司出品 MATLAB是以复教矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言,宅提供了各 种矩阵的运算撰作,并具有较强的绘图功能。 Matlab的语言特点 ☆语言简洁紧凑,使用方便灵活。 例如:A=[123;456;789一条语句实觋了对3X3矩阵的輪入。 令数值算油穩定可靠,库函數十分亭害。 例如: polder(b) 求多项式b的微分 令运算符丰害。 例如:C=A*B %矩阵的乘油, X=A\b %求AX=b的最小二乘解 ☆ Matlab既具有结构化的控制语句(if、for、 while)又支持面向对淾的程序设计。 心语法限制不严格,程序设计旬由度大

三、 MATLAB简介 1980年 美国 Cleve Moler博士研制 MathWorks公司出品 MATLAB是以复数矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言，它提供了各 种矩阵的运算操作，并具有较强的绘图功能。 Matlab的语言特点 v语言简洁紧凑，使用方便灵活。 例如：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]一条语句实现了对3x3矩阵的输入。 v数值算法稳定可靠，库函数十分丰富。 例如： polyder(b) %求多项式b的微分 v运算符丰富。 例如：C=A*B %矩阵的乘法， x=A\b %求Ax＝b的最小二乘解 vMatlab既具有结构化的控制语句（if、for、while）又支持面向对象的程序设计。 v语法限制不严格，程序设计自由度大

第一章绪论 心程序的可移植性好。 ☆ Matlab的图形功能强大,支持教据的可视化操作,方便的星示程序的遁 行结。 心强火的工具箱。 例如:控制领堿可以使用的工具箱就有 Control Systen(控制工具箱) 心娠程序的开发性,無统的可扩兖能力强。 ☆ Matlab是解释执行语言。 Matlab程序不用编峄生成可执行文件就可以运行 Matlab集成环境的组成 Maab语言 Maab工作环境 包括程序编辑、量查看景、無统仿真景。 Matlab图形统 用 Matlab的句柄图形,可以实现二维、三维数据的可视化、图象处理, 也可以完全或局部慘改图形窗口,还可以方便的设计图形界面。 Maab数学函数年 Matlab APl

v程序的可移植性好。 vMatlab的图形功能强大，支持数据的可视化操作，方便的显示程序的运 行结果。 v强大的工具箱。 例如：控制领域可以使用的工具箱就有Control System（控制工具箱） v源程序的开发性，系统的可扩充能力强。 vMatlab是解释执行语言。 Matlab程序不用编译生成可执行文件就可以运行 Matlab集成环境的组成 Ø Matlab语言 Ø Matlab工作环境 包括程序编辑器、变量查看器、系统仿真器。 Ø Matlab图形系统 用Matlab的句柄图形，可以实现二维、三维数据的可视化、图象处理， 也可以完全或局部修改图形窗口，还可以方便的设计图形界面。 Ø Matlab数学函数库 Ø Matlab API

第一章绪论 Matlab软件的基本使用方法 ˇ Matlab軟件的安装 v Matlab软件的启动 当前路径 File Edit Debug Desktop Window Help 工作空间2,可P Name value 命令窗口 Current Directory Workspace Command History quist(g), axis( square) g=tf(500],[,1,100,0]) 历史命令 bode(g), grid on margin(g), grid on g=tf([5,[0.01,0.01,1,0]); Start

ü Matlab软件的安装 ü Matlab软件的启动 Matlab软件的基本使用方法 命令窗口 工作空间 历史命令 当前路径

第一章绪论 命令窗口 Matlab的命令窗口可以执行任何 Matlab命令和函数。 主要功能 操作M文件(打开、新建、逯行、保存) 操作MDL文件 运行 Matlab程序 运行外亮应用程序 程序编辑/调试器 Matlab内置了一个程序的编辑/调试景 主要功能 建立、编辑、存储M文件 可以运行程序 调试(新点、草步、跟踪、查看)程序

命令窗口 Matlab的命令窗口可以执行任何Matlab命令和函数。 •操作M文件（打开、新建、运行、保存） •操作MDL文件 •运行Matlab程序 •运行外壳应用程序 主要功能 程序编辑/调试器 •建立、编辑、存储M文件 •可以运行程序 •调试（断点、单步、跟踪、查看）程序 Matlab内置了一个程序的编辑/调试器 主要功能

第一章绪论 设置/取消/进入 跳出 断点/断点函数 函数 9)C:Documents and5 Settings\Adminis血序/m Eile Edit yiew Iext Debug Breakpoints Web window\Help D日8的。|母.的着团根叫圆 2|num=(271cen=(o1025125 3-[ABcD=t2 ss(num;den);、运行 4°×0=10000]v=1t0=0t10h=0.25;r=1 5-[t, y]=ode 4(A, B, C, D, XO, h, r, v, to, tf) 6-° plot(t, y)grid Ln7 Col 1

设置 断点 取消 断点 单步 运行 进入 函数 跳出 函数 退出 继续 调试 运行

第一章绪论 变量查看器 在 MATLAB中,工作空间∩ Workspace)是一个重要的、比較抽象的概念。 工作空间指行 MATLAB的程序或命令所生成的所有安量和 MATLAB提供 的常量构成的空间是一个概念 工作空间的特点 口工作空间在MA叩AB运行期间一直存在 口关闭 MATLAB后工作空间旬动消失 口可以随时查看工作空间中的量名及变量的值 Whos 口保存工作空间中的所有变量为一个文件 save 口把保存的工作空间的所有变量调入到当前工作空间load

变量查看器 在MATLAB中，工作空间（Workspace ）是一个重要的、比较抽象的概念。 工作空间指运行MATLAB的程序或命令所生成的所有变量和MATLAB提供 的常量构成的空间是一个概念 q工作空间在MATLAB运行期间一直存在 q关闭MATLAB后工作空间自动消失 q可以随时查看工作空间中的变量名及变量的值 whos q保存工作空间中的所有变量为一个文件 save q把保存的工作空间的所有变量调入到当前工作空间 load 工作空间的特点

第一章绪论 查看 删除 2 workspace File Edit 同1F ame SIze Bytes Class B 4x1 32 double array 1x4 32 double array 1x1 8 double array 1x5 ube array h 8 double array k num 16 double array 1x1 8 double array t 1x41 328 double array 8 double array tf 1x1 8 double array v 8 double array

查看变量 删除变量