基于matlab的自动控制原理虚拟实验平台开发本科毕业论文

基于matlab的自动控制原理虚拟实验平台开发本科毕业论文内容摘要：

set(,39。 String39。 ,str) C=dcgain(feedback(G,1))。 %求系统稳态值 M=fix(1000*(YC)/C)/10。 str0=num2str(M)。 str=[str0,39。 %39。 ]。 set(,39。 String39。 ,str) %求超调量 n=1。 滁州学院本科毕业设计 17 while y(n)*C %通过循环，求取输出第一次到达终值的 10%的时间 n=n+1。 end m=k。 while y(n)*C %通过循环，求取输出第一次到达终值的 90%的时间 m=m1。 end risetime=fix(100*(t(m)t(n)))/100。 %求上升时间 str0=num2str(risetime)。 str=[str0,39。 s39。 ]。 set(,39。 String39。 ,str) %显示上升时间 i=length(t)。 while (y(i)*C)amp。 (y(i)*C) i=i1。 end Settingtime=fix(100*t(i))/100。 %求调节时间 str0=num2str(Settingtime)。 str=[str0,39。 s39。 ]。 set(,39。 String39。 ,str) %显示 调节时间 plot(Settingtime,0,39。 o39。 , 39。 MarkerEdgeColor39。 ,39。 k39。 , 39。 MarkerFaceColor39。 ,39。 m39。 ,39。 MarkerSize39。 ,6)。 %显示调节时间 滁州学院本科毕业设计 18 %的时间点 hold off [F,h]=findpeaks(y)。 che=length(F)。 if(che=2) rate=fix(100*(F(1)C)/(F(2)C))/100。 %求衰减比 str0=num2str(rate)。 str=[str0,39。 %39。 ]。 set(,39。 String39。 ,str) %显示衰减比 else set(,39。 String39。 ,39。 206。 222。 203。 165。 188。 245。 177。 200。 39。 ) %求衰减比 end end grid on xlabel(39。 Time(s)39。 ) ylabel(39。 Y(t)39。 ) 完成回调函数后，我们点击运行一下，得到线性系统时域分析图，从图中我们可以 看到阶跃响应曲线，以及系统的性能指标，如图 43： 滁州学院本科毕业设计 19 图 43 线型系统时域分析图 线型系统根轨迹分析界面 根轨迹法的介绍 根轨迹分析法是一种求系统闭环极点的图解方法，它由开环传递函数来求取闭环特征根的轨迹的 规律，不用求解高阶系统的特征根。 当改变增益值或增加开环零极点时，可以利用根轨迹法预测其对闭环零点位置的影响。 根据开环系统的零点和极点，通过一个或几个参数的变化，来研究系统极点变化情况。 在 MATLAB中采用函数 pzmap（）绘制系统零点，输入“ rlocus（ GH）”可得到我们需要的 根轨迹图。 与分析 界面设计包括三个部分的参数的输入，一个是开环增益的参数的参数的输入，一个是零点参数的输入，另一个是极点参数的输入，通过这些参数的输入， 我们可以得到根轨迹一些性能的分析。 滁州学院本科毕业设计 20 最后再对其余的控件进行布局，最后点击保存 在 ，同时生成了 ，再在 ，最后点击运行，得到线型系统根轨迹分析图，如图 44，我们可以看到闭环系统单位阶跃响应曲线。 图 44 线型系统根轨迹 分析图 然后我们点击一下开环根轨迹按钮，得到开环根轨迹曲线，如图 45： 然后我们可以改变一些参数，来继续观察开环根轨迹曲线。 滁州学院本科毕业设计 21 图 45 开环根轨迹曲线 当我们改变参数，我们会得出一些根轨迹的性能结论分析。 我们会发现，当加入开环零点，则会改变渐近线的条数和渐近线的倾角；当增加开环零点的个数，相当于增加微分作用，使得根轨迹向左移动或是弯曲，这样的好处是大大的提高了控制系统的相对稳定性 ， 同时我们可以发现，当增加的开环零点 越来越接近坐标轴的原点的时候，它的微分作用就会越来越强，表明了控制系统的相对稳定性非常 的好；当加入开环极点的时候，则会改变渐近线的条数的渐近线的倾角，增加开环极点的个数，等于是增强了积分的作用，从而导致了根轨迹向右移动或者是弯曲，从而降低了控制系统的稳定性。 线型系统频域分析界面 频域法的介绍 对于频域分析法来说，它是一种利用频域特性 来研究控制系统的一种图解方法， 以传递函数为滁州学院本科毕业设计 22 基础， 反映了控制系统对正弦输入的响应性能。 在频域法中其基本思想是将控制系统中的各个变量看做成信号来处理，而且这些信号都是由正弦信号合成的，同时它们的频率是不同的。 要研究频域法的特性可以通过频域特性曲 线进行研究，包括曲线的形状及其特征量。 而频域特性是指稳态输出与输入之比在正弦信号的作用下相对 频域的有关特性。 频域分析界面的设计 我们可以作出伯德图和奈奎斯特曲线以及单位阶跃响应曲线来分析频域特性，进行模块布局，保存在 ，在同时生成的 m文件中对各个控件的回调函数进行相应的修改，并点击运行，得到线型系统频域分析界面，如图 46，点击 伯德图控件，得到伯德图，如图 47，点击奈奎斯特控件图标，如图 48，改变传递函数输入的参数进行频域特性分析。 图 46 线型系统频 域分析图 滁州学院本科毕业设计 23 图 47 伯德图 滁州学院本科毕业设计 24 图 48 奈奎斯特曲线 控制系统校正实验界面 控制系统校正介绍 在实际的社会生活中，我们往往对一个系统设计的过程中，为了达到某些性能指标和设计要求，需要进行参数的选择或是对原有的控制系统进行元件的添加，这就是我们所要研究的控制系统的校正问题。 控制系统校正根据校正装置的特性可以分为超前校正、滞后校正、滞后 超前校正 、 串联校正 以及反馈校正。 控制系统校正实验界面的设计 在我们的控制系统校正实验中，我们主要研究 基于频率法的串联 超 前校正以及 串联 滞后校正，通过单位阶跃响应曲线、伯德图来具体研究。 先进性模块布局，保存在 ， 自动生成了 ，并在相应的回调函数内修改程序，最终点击运行，得到控制系统校正实验界面滁州学院本科毕业设计 25 图，如图 49，可以看到系统校正前后的伯德图，点击超前校正控件按钮，得到校正前后系统阶跃响应曲线，如图 410，点击之后滞后校正控件按钮，得到校正前后系统阶跃响应曲线，如图 411。 同时我们改变 参数的输入，并加以分析。 图 49 控制系统校正实验图 滁州学院本科毕业设计 26 图 410 超前 校正前后系统阶跃响应曲 线 滁州学院本科毕业设计 27 图 411 滞后校正前后系统阶跃响应曲线 5 结论 经过几个月的努力，我最终完成了基于 MATLAB的自动控制原理虚拟实验平台的开发，对自动控制原理的几个实验都较好的进行了仿真，通过仿真图形的分析，加深了对自动控制原理的深入的了解，被 MATLAB的强大功能所吸引，已经较为熟练地掌握了 MATLAB的一些功能操作，对 MATLAB的程序语言更为的熟悉与了解。 在设计开发的过程中遇到了很多的困难，但这份曲折的过程锻炼了我的独立思考的能力与分析能力， 让我明白了解决一个问题必须要首先要了解它的基本原理，只有 这样处理问题才能事半功倍，达到预期的效果，同时也提高了我与他人的沟通能力，谦虚地向别人求教， 也很感谢我的指导老师。 设计虽然完成了但同时也发现了自己能力的不足，在今后人生道路上会更加的努力。 滁州学院本科毕业设计 28 参考文献 [1]冯程 ,初俊博 ,汪微槟 .基于 Matlab 的虚拟实验平台在大学生科技创新活动中的应用 [J].科技风 ,2020(02) [2]刘金颂 ,张庆阳 ,苏晓峰 ,杨蕾 .Matlab 软件在自动控制原理实验中的应用 [J].实验技术与管理 ,2020(06) [3]李东 ,冯乔 ,李敏 .高职院校电类课程虚拟实验系统的项目实施 [J]电子 世界 ,2020(03) [4]张佳 .基于小型光电跟踪系统的 PID控制实验 [J].实验室研究与探索 ,2020(11) [5]刘中 ,袁少强 ,张军香 .自动控制原理实验课的改革与实践 [J].实验室研究与探索 ,2020(11) [6]王焕然 ,徐颖秦 .自动控制原理虚拟实验平台的设计与开发 [J].电力系统及其自动化学报 .2020(04) [7]彭道刚 ,杨平 ,金光远 .基于 VB 和 MATLAB 的自动控制原理 CAI 软件设计 [J].上海电力学院学报 ,2020(02) [8]蒋珉 ,马天河 ,刘彬 ,程成 .自动控制原理的 MATLAB 软件实 验平台 [J].电气电子教学学报 ,2020(01) [9]张巍 ,蔡启仲 ,罗文广 .MATLAB在自动控制原理实验方面的应用 [J].广西工学院学报 .1999(04) [10]李农庄 ,候国莲 ,张建华 .MATLAB环境下的自动控制原理教学软件开发 [J].现代电力 .1999(03) 滁州学院本科毕业设计 29 附录 1：虚拟实验平台总源程序 %主界面的源程序 function varargout = dianxinghuanjie(varargin) gui_Singleton = 1。 gui_State = struct(39。 gui_Name39。 , mfilename, ... 39。 gui_Singleton39。 , gui_Singleton, ... 39。 gui_OpeningF39。 , @dianxinghuanjie_OpeningF, ... 39。 gui_OutputF39。 , @dianxinghuanjie_OutputF, ... 39。 gui_LayoutF39。 , [] , ... 39。 gui_Callback39。 , [])。 if nargin amp。 amp。 ischar(varargin{1}) = str2func(varargin{1})。 end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainf(gui_State, varargin{:})。 else gui_mainf(gui_State, varargin{:})。 end function dianxinghuanjie_OpeningF(hObject, eventdata, handles, varargin) = hObject。 movegui(gcf,39。 center39。 ) axes() imshow(39。 Inco\39。 ) guidata(hObject, handles)。 function varargout = dianxinghuanjie_OutputF(hObject, eventdata, handles) varargout{1} =。 function Time_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) Time_Reponse。 function One_Callback(hObject, eventdata, handles) 滁州学院本科毕业设计 30 function Two_Callback(hObject, eventdata, handles) function Three_Callback(hObject, eventdata, handles) function Four_Callback(hObject, eventdata, handles) function Rlocus_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) Rlocus。 function Frequency_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) Frequency。 function Modify_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) Modify function OK_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) Time_Reponse。 function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf)。