控制系统计算机仿真 房建东 Email:fangjd@163.com Address:内蒙古工业大学信息工程学院实验楼3楼 电工电子教学中心 二00四年二月
控制系统计算机仿真 房建东 Email:fangjd@163.com Address:内蒙古工业大学信息工程学院实验楼3楼 电工电子教学中心 二00四年二月
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《数字信号处理》、《信号与系统》《自 动控制原理》等,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《数字信号处理》、《信号与系统》《自 动控制原理》等，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 第二章 MATLAB语言基础 第三章控制系统的数学描述与建模 第四章控制系统的分析方法 第五章控制系统设计与校正 第六章 SIMULINK仿真基础 第七章 MATLAB在电子信息领域应用简介
第一章 计算机仿真和辅助设计概述 第二章 MATLAB语言基础 第三章 控制系统的数学描述与建模 第四章 控制系统的分析方法 第五章 控制系统设计与校正 第六章 SIMULINK仿真基础 第七章 MATLAB在电子信息领域应用简介 教学内容
CH1、计算机仿真和辅助设计概述 1.1计算机应用与工程问题 自十九世纪以来工业革命至今,持续了二百年的科技进 展,使世人的生活水准大为提高。在我们即将迈入二十 世纪的此时,回顾近年来的重大工程成就,影响世界 深远的为数不少,而依据美国国家工程学院在1989年, 所选出的25年的十大重大工程成就有 微处理机;登陆月球;人造卫星的应用;电脑辅助设 计及制造;大型越洋客机;先进复合材料;电脑断层扫 描;基因工程;激光;光纤
CH1、计算机仿真和辅助设计概述 1.1 计算机应用与工程问题 ❖ 自十九世纪以来工业革命至今，持续了二百年的科技进 展，使世人的生活水准大为提高。在我们即将迈入二十 一世纪的此时，回顾近年来的重大工程成就，影响世界 深远的为数不少，而依据美国国家工程学院在1989年， 所选出的25年的十大重大工程成就有： ❖ 微处理机 ；登陆月球 ；人造卫星的应用 ；电脑辅助设 计及制造；大型越洋客机；先进复合材料 ；电脑断层扫 描 ；基因工程 ；激光 ；光纤
令由于我们所面对的工程问题越来越复杂,过去 所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑 来分析及解决工程问题,已是当今工程师的必 要工具。如何善用电脑应用软件来帮助分析工 程问题,将是各位同学往后所要学习的重点, 也是这门课的目的
❖ 由于我们所面对的工程问题越来越复杂，过去 所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑 来分析及解决工程问题，已是当今工程师的必 要工具。如何善用电脑应用软件来帮助分析工 程问题，将是各位同学往后所要学习的重点， 也是这门课的目的
1.2工程问题的解决方式 解题五部曲 简要的叙述问题 描述输入/输出的资讯 利用简易数据将问题以手或计算器先行演算 撰写 MATLAB程序 ☆以多组数据测试 MATLAB解——计算机仿真与辅 助设计
1.2 工程问题的解决方式 解题五部曲 ❖ 简要的叙述问题 ❖ 描述输入/输出的资讯 ❖ 利用简易数据将问题以手或计算器先行演算 ❖ 撰写MATLAB程序 ❖ 以多组数据测试MATLAB解——计算机仿真与辅 助设计
1.3计算机仿真和辅助设计的基本概念 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。 令说明: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
1.3 计算机仿真和辅助设计的基本概念 一、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 令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
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
三、计算机仿真模型 1、模型的定义 令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
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 系统 (2)模型系统的抽象。建立数学模型/仿真实验→结果分折 (3)计算机:工具与手段 计算 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