MATLAB语言与控制系统仿真 华中科技大学电气与电子工程学院应用电子工程系 康勇李勋 二00一年十一月
MATLAB语言与控制系统仿真 华中科技大学电气与电子工程学院应用电子工程系 康勇 李勋 二00一年十一月
课程任务 通过本课程的学习,使学生初步掌握当前流行 的演算式 MATLAB语言的基本知识,结合所学 课程《自动控制原理》,学会运用 MATLAB语 言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能, 为今后从事科学研究打下较好的基础
通过本课程的学习，使学生初步掌握当前流行 的演算式MATLAB语言的基本知识，结合所学 课程《自动控制原理》，学会运用MATLAB语 言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能， 为今后从事科学研究打下较好的基础。 课程任务
教学内容 第一章计算机仿真和辅助设计概述(1) →第二章 MATLAB语言基础(5) 第三章控制系统的数学描述与建模(4) 第四章控制系统的分析方法(4) 第五章 SIMULINK仿真基础(6) 学时安排与考试形式 总学时:32(其中上机学时12) 考试方式:上机操作
学时安排与考试形式 总学时：32（其中上机学时12） 考试方式：上机操作 第一章 计算机仿真和辅助设计概述（1） 第二章 MATLAB语言基础（5） 第三章 控制系统的数学描述与建模（4） 第四章 控制系统的分析方法（4） 第五章 SIMULINK仿真基础（6） 教学内容
参考书目 《 MATLAB语言与自动控制系统设计》机械工业出版社,1997年,魏克 新 《控制系统数字仿真与CAD》机械工业大学出版社,19年,张晓华 《反馈控制系统设计与分析— MATLAB语言应用》清华大学出版社: 2000年,薛定宇 《基于 MATLAB的系统分析与设计—控制系统》,西安电子科技大学 出版社,1999年,楼顺天 ·《 MATLAB5.X应用与技巧》,科学出版社,1999年,蒙以正 ·《 MATLAB5X入门与应用》,科学出版社,1999年,柳承茂 《 MATLAB电子仿真与应用》,国防工业出版社,2001年,韩竹利
参考书目 • 《MATLAB语言与自动控制系统设计》机械工业出版社，1997年，魏克 新 • 《控制系统数字仿真与CAD》机械工业大学出版社，1999年，张晓华 • 《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》清华大学出版社， 2000年，薛定宇 • 《基于MATLAB的系统分析与设计——控制系统》，西安电子科技大学 出版社，1999年，楼顺天 • 《MATLAB5. X应用与技巧》，科学出版社，1999年，蒙以正 • 《MATLAB5.X入门与应用》，科学出版社，1999年，柳承茂 • 《MATLAB电子仿真与应用》，国防工业出版社，2001年，韩竹利
CH1、计算机仿真和辅助设计概述 第一节计算机仿真和辅助设计的基本 概 初识控制系统计算机仿真和辅助设计 例exp11m例exp1_2m/exp13m/exm12.md 、计算机辅助设计与仿真的概念 1、计算机辅助设计的概念 ·计算机辅助设计(CAD)技术是利用计算机高速 而精确的计算能力、大容量存储和处理数据的能 力,结合设计者的综合分析、逻辑判断及创造性 思维,用以加快设计进程、缩短设计周期、提高 设计质量的技术
CH1、计算机仿真和辅助设计概述 第一节 计算机仿真和辅助设计的基本 概念 一、初识控制系统计算机仿真和辅助设计 例exp1_1.m 例exp1_2.m/exp1_3.m/exm1_2.mdl 二、计算机辅助设计与仿真的概念 1、计算机辅助设计的概念 • 计算机辅助设计（CAD）技术是利用计算机高速 而精确的计算能力、大容量存储和处理数据的能 力，结合设计者的综合分析、逻辑判断及创造性 思维，用以加快设计进程、缩短设计周期、提高 设计质量的技术
·说明:计算机辅助设计从广义上来讲它包含了计算 机仿真的内容,从狭义上说它的主要工作是利用计 算机的运算能力来处理设计者手工处理所遇到的不 便与繁琐 2、计算机仿真的概念 仿真的定义 ·仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比 模仿现实过程,以寻求对真实过程的认识。它所遵 循的基本原则是相似性原理。 计算机仿真的定义 ·计算机仿真是基于所建立的系统仿真模型,利用计 算机对系统进行分析与研究的方法
• 说明：计算机辅助设计从广义上来讲它包含了计算 机仿真的内容，从狭义上说它的主要工作是利用计 算机的运算能力来处理设计者手工处理所遇到的不 便与繁琐。 2、计算机仿真的概念 仿真的定义 • 仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比 模仿现实过程，以寻求对真实过程的认识。它所遵 循的基本原则是相似性原理。 计算机仿真的定义 • 计算机仿真是基于所建立的系统仿真模型，利用计 算机对系统进行分析与研究的方法
计算机仿真模型 、模型的定义 模型是对现实系统有关结构信息和行为的某种形式 的描述,是对系统的特征与变化规律的一种定量抽 象,是人们认识事物的一种手段或工具 2、模型的分类 (1)物理模型 指不以人的意志为转移的客观存在的实体,如:飞 行器硏制中的飞行模型;船舶制造中的船舶模型等 (2)数学模型 是从一定的功能或结构上进行相似,用数学的方法 来再现原型的功能或结构特征
1、模型的定义 • 模型是对现实系统有关结构信息和行为的某种形式 的描述，是对系统的特征与变化规律的一种定量抽 象，是人们认识事物的一种手段或工具。 2、模型的分类 （1）物理模型 • 指不以人的意志为转移的客观存在的实体，如：飞 行器研制中的飞行模型；船舶制造中的船舶模型等。 （2）数学模型 • 是从一定的功能或结构上进行相似，用数学的方法 来再现原型的功能或结构特征。 三、计算机仿真模型
(3)仿真模型 指根据系统的数学模型,用仿真语言转化为计算机 可以实施的模型 四、计算机仿真的三要素及基本步骤(内容) 1、三要素 (1)系统:研究的对象 (2)模型:系统的抽象 (3)计算机:工具与手段 系统 建立数学模型 仿真实验→→结果分析 模枣计算机 建立仿真模型 图1.1计算机仿真三要素关系图
（3）仿真模型 • 指根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机 可以实施的模型。 四、计算机仿真的三要素及基本步骤（内容） 1、三要素 （1）系统：研究的对象 （2）模型：系统的抽象 （3）计算机：工具与手段 系统 模型 计算机 建立仿真模型 建立数学模型 仿真实验 结果分析 图1.1 计算机仿真三要素关系图
2、基本步骤 ·包括三个基本的内容:建模一仿真实验一结 果分析 问题的阐述1 设置标 建立模型 匚编程序 殓证正确与 是 确认 彷真实验设计 [输出结果] 图1.2计算机仿真程序流程
2、基本步骤 • 包括三个基本的内容：建模 仿真实验 结 果分析 问题的阐述 设置目标 建立模型 仿真实验设计 编程序 验证正确与否 确认 运行分析 输出结果是是 否否 图1.2 计算机仿真程序流程
第二节仿真的分类 按模型分类 产1、物理仿真:采用物理模型,有实物介入! ·具有效果逼真,精度高等优点,但造价高或耗时长 大多在一些特殊场合下采用(如导弹、卫星一类飞 行器的动态仿真,发电站综合调度仿真与培训系统 等),具有实时性、在线的特点。 2、数学仿真:采用数学模型 在计算机上进行,具有非实时性、离线的特点,经 济、快速、实用
第二节 仿真的分类 一、按模型分类 1、物理仿真：采用物理模型，有实物介入！ • 具有效果逼真，精度高等优点，但造价高或耗时长， 大多在一些特殊场合下采用（如导弹、卫星一类飞 行器的动态仿真，发电站综合调度仿真与培训系统 等），具有实时性、在线的特点。 2、数学仿真：采用数学模型 • 在计算机上进行，具有非实时性、离线的特点，经 济、快速、实用