资源描述：
《毕业设计--基于MATLAB对控制课程的辅助应用分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、基于MATLAB对控制课程的辅助应用分析摘要：早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来，如Ziegler与Nichols于1942年提出的PID经验公式就可以十分容易地设计出来。随着控制理论的迅速发展，光利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计算机领域取得了迅速的发展，于是很自然地出现了控制系统的计算机辅助设计(computer-aidedcontrolsystemdesign,CACSD)方法。随着MATLAB语言出现以来，就深受控制领域学生和研究者的欢迎，已经成为控制界最流行、最有影响的通用计算机语言，MATLAB作为主要程
2、序设计语言来介绍控制系统计算机辅助设计的算法，可以使学者将主要精力集中在控制系统理论和方法上，而不是将主要精力花费在没有太大价值的底层重复性机械性劳动上，这样可以对控制系统计算机辅助设计技术有较好的整体了解，避免“只见树木，不见森林”的认识偏差，提高控制器设计的效率和可靠性。子曰:“工欲善其事，必先利其器”。跟踪国际最先进的CACSD软件环境及发展，以当前国际上最流行的CACSD软件环境MATLAB为基本出发点来系统地介绍控制系统计算机辅助设计技术及软件实现，从而大大提高CACSD算法研究与实际应用的效率和可靠性。关键词：Matlab经典控制现代控制数学模型
3、传递函数根轨迹稳定性劳斯判据奈氏图伯德图能控性能观性状态空间模型正文：控制理论的主要内容主要分为两大部分：经典控制理论和现代控制理论。但是将这两者总结道一起又可以详尽的分为以下6个分类：1．数学模型经典（时域法）现代（频域法）理论基础建立在以1.常微分方程稳定性理论2.Fourier变换为基础的根轨迹和奈奎斯特判据理论之上1.常微分方程稳定性理论2.状态空间分析3.泛函分析、微分几何等现代数学分支数学模型传递函数(研究系统外部特性,属于外部描述,不完全描述。)状态空间表达式(深入系统内部,是内部描述,完全描述。)适用对象仅适用于:单输入单输出线性定常集总参数
4、可推广至:多输入多输出非线性时变分布参数传递函数表示方法MATLAB语言表达Num=[b1,b2,…，bm];Den=[a1,a2,…,an];G=tf(num,den);G=ss(A,B,C,D)2.稳定性分析及时域分析2.1对控制系统的性能的要求，主要是稳定性、暂态性能和稳态性能几个方面。系通过分析是系统设计的基础，而大部分的系统设计方法都是在系统稳定性的基础上发展起来的。常见的线性定常系统的时域分析方法有劳斯判据、赫尔维兹稳定判据等。线性定常连续系统稳定的充要条件是系统的全部特征根或闭环极点都具有负实部，或者说位于复平面左半部。劳斯判据不仅能够判别系统
5、是否稳定，而且能够确定有多少正实部根，也能够具体确定对称于远点的特征根。线性系统的动态性能取决于系统的闭环极点和零点的分布。虽然可以通过计算机直接求解得到闭环极点，但不能看到系统闭环极点随着系统参数变化的情况。但是通过根轨迹法，能够根据系统的开环零、极点分布，用图解的方法画出系统闭环极点随着系统参数变化的轨迹。虽然用手工精确绘制系统更轨迹是非常困难的，但是Matlab中专门提供了绘制根轨迹有关的函数。[r,k]=rlocus(num,den)和[r,k]=rlocus(num,den,k)的功能是绘制根轨迹图。[r,k]=rlocus(num,den)是绘制
6、部分的根轨迹。如果要以给定的参数范围绘制根轨迹，则执行命令[k,poles]=rlofind(num,den,p)。[k,poles]=rlofind(num,den,)和[k,poles]=rlofind(num,den,p)的功能是确定根轨迹上poles处的根轨迹放大系数的值。例：键入：n=[1,3];d=[1,13,54,82,60,0];rlocus(n,d)可得图1所示根轨迹图：图13.频域分析当系统是高阶系统时，系统微分方程的求解时很困难的；另外，系统的时间响应没有明确反映出系统响应与系统结构、参数之间的关系，一旦系统很难满足要求，就很难确定如何
7、去调整系统的结构和参数。频域分析法克服了时域的不足。根据系统的频率特性，可以直观地分析系统的稳定性，并且很容易的二和系统的结构、参数联系起来，因此可以根据系统的频率特性选择系统的结构和参数，使之满足控制要求。实验中常用的频率分析方法是伯德图和奈氏图。因此，可以使用Matlab绘制系统的博得图、奈氏图，并确定系统的相位裕度和幅值裕度。用Matlab很容易精确的绘制奈氏图和伯德图，但是只能绘制其中的一部分，不能绘制出的全貌，所以不能用来分析系统的稳定性。3.1用Matlab绘制奈氏图绘制奈氏图的Matlab命令是nyquist(num,den),若要指定频率ω时
8、，可用函数nyquist(num,den，ω)。还有
