课程设计-基于Matlab的控制系统模型.doc
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1、 基于Matlab的控制系统模型一、 实验目的1. 熟悉Matlab的使用环境,学习Matlab软件的使用方法和编程方法2. 学习使用Matlab进行各类数学变换运算的方法3. 学习使用Matlab建立控制系统模型的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机,Matlab软件三、 实验原理1. 香农采样定理对一个具有有限频谱的连续信号f(t)进行连续采样,当采样频率满足时,采样信号f*(t)能无失真的复现原连续信号。作信号和的曲线,比较采样前后的差异。幅度曲线:t=0:Tf=5*exp(-10*t)subplot(2,1,1)plot(t,f)gridsubplot(2,1,2)stem(t,f
2、)grid请改变采样周期T,观察不同的采样周期下的采样效果。幅频曲线:w=-50:1:50F=5./sqrt(100+w.2)plot(w,F)grid若,选择合理的采样周期T并验加以证w=-400:20:400ws=200Ts=2*pi/wsF0=5/Ts*(1./sqrt(100+(w).2)F1=5/Ts*(1./sqrt(100+(w-ws).2)F2=5/Ts*(1./sqrt(100+(w+ws).2)plot(w,F0,w,F1,w,F2)grid请改变采样频率ws,观察何时出现频谱混叠?2. 拉式变换和Z变换使用Matlab求函数的拉氏变换和Z变换拉式变换:syms a w t
3、f1=exp(-a*t)laplace(f1)f2=tlaplace(f2)f3=t* exp(-a*t)laplace(f3)f4=sin(w*t)laplace(f4)f5=exp(-a*t)*cos(w*t)laplace(f5)反拉式变换syms s af1=1/silaplace(f1)f2=1/(s+a)ilaplace(f2)f3=1/s2ilaplace(f3)f4=w/(s2+w2)ilaplace(f4)f5=1/(s*(s+2)2*(s+3)ilaplace(f5)Z变换:syms a k Tf1=exp(-a*k*T)ztrans(f1)f2=k*Tztrans(f2)
4、f3=k*T*exp(-a*k*T)ztrans(f3)f4=sin(a*k*T)ztrans(f4)f5=akztrans(f5)反Z变换syms z a Tf1=z/(z-1)iztrans(f1)f2=z/(z-exp(-a*T)iztrans(f2)f3=T*z/(z-1)2iztrans(f3)f4=z/(z-a)iztrans(f4)f5=z/(z+2)2*(z+3)iztrans(f5)3. 控制系统模型的建立与转化传递函数模型:num=b1,b2,bm,den=a1,a2,an,零极点增益模型:z=z1,z2,zm,p=p1,p2pn,k=k,建立系统模型和传递函数模型:num
5、=1,1,0den=1,5,6Gs1=tf(num,den)Gz1=tf(num,den,T)零极点增益模型:z=0,-1p=-2,-3k=1Gs2=zpk(z,p,k)Gz2=zpk(z,p,k,T)传递函数模型和零极点增益模型相互转化传递函数模型转化零极点增益模型:num=1,1,0den=1,5,6Gs1=tf(num,den)Gz1=tf(num,den,T)z,p,k=tf2zp(num,den)Gs2=zpk(z,p,k)Gz2=zpk(z,p,k,T)零极点增益模型转化传递函数模型:z=0,-1p=-2,-3k=2Gs1=zpk(z,p,k)Gz1=zpk(z,p,k,T)num
6、,den=zp2tf(z,p,k)Gs2=tf(num,den)Gz2=tf(num,den,T)建立系统模型和num1=1,1num2=1,2,2den1=1,0,2den2=1,4,8num=conv(num1,num2)den=conv(den1,den2)Gs1=tf(num,den)Gz1=tf(num,den,T)z,p,k=tf2zp(num,den)Gs2=zpk(z,p,k)Gz2=zpk(z,p,k,T)四、 实验步骤1. 根据参考程序,验证采样定理、拉氏变换和Z变换、控制系统模型建立的方法2. 观察记录输出的结果,与理论计算结果相比较3. 自行选则相应的参数,熟悉上述的各
7、指令的运用方法五、 实验数据及结果分析记录输出的数据和图表并分析六、 总结实验二 基于Matlab的控制系统仿真一、 实验目的1. 学习使用Matlab的命令对控制系统进行仿真的方法2. 学习使用Matlab中的Simulink工具箱进行系统仿真的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机,Matlab软件三、 实验原理1. 控制系统命令行仿真建立如图所示一阶系统控制模型并进行系统仿真。一阶系统闭环传递函数为,转换为离散系统脉冲传递函数并仿真。%模型建立num=3 %传递函数分子den=1,3 %传递函数分母T=0.1 %采样周期gs=tf(num,den) %传递函数模型建立gz=c2d(gs
8、,T,zoh) %转化为离散系统脉冲传递函数模型%zoh 零阶保持器变换%foh 三角变换(一阶保持器)%tustin 双线性变换%prewarp 带频率预畸的双线性变换%matched 零极点匹配变换%模型特性z,p,k=tf2zp(num,den) %求零极点pzmap(gs) %零极点图gridpzmap(gz) %零极点图gridrlocus(gs) %根轨迹图gridrlocus(gz) %根轨迹图grid%时间响应impulse(gs) %单位脉冲响应impulse(gz) %离散单位脉冲响应step(gs) %单位阶跃响应step(gz) %离散单位阶跃响应%频率响应freqs(
9、num,den) %频率响应freqz(num,den) %频率响应closebode(gs) %波特图bode(gz) %波特图nyquist(gs) %奈奎斯特曲线nyquist(gz) %奈奎斯特曲线nichols(gs) %尼科尔斯曲线nichols(gz) %尼科尔斯曲线建立如图所示二阶系统控制模型并进行系统仿真。二阶系统闭环传递函数为,请转换为离散系统脉冲传递函数并仿真,改变参数,观察不同的系统的仿真结果。2. 控制系统的Simulink仿真按图建立系统的Simulink模型,对不同的输入信号进行仿真,改变参数,观察不同的仿真结果。将上述系统离散化并仿真,观察仿真结果。四、 实验步
10、骤1. 根据实验原理对控制系统进行软件仿真2. 观察记录输出的结果,与理论计算值相比较3. 自行选择参数,练习仿真方法,观察不同的仿真结果五、 实验数据及结果分析记录输出的数据和图表并分析。六、 总结实验三 数字PID控制和最少拍控制系统仿真一、 实验目的1. 学习数字PID系统的设计方法和使用Matlab进行仿真的方法2. 学习最少拍系统的设计方法和使用Matlab进行仿真的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机,Matlab软件三、 实验原理系统如图所示,建立相应的数字PID系统和最少拍系统并进行仿真。1. 数字PID系统设计建立所示的数字PID系统控制模型并进行系统仿真,已知。2. 最
11、少拍系统仿真建立所示的数字PID系统控制模型并进行系统仿真,已知,采样周期T=1s。广义被控对象脉冲传递函数:,则G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内),故u=0,v=1,m=1。a. 有纹波系统单位阶跃信号:根据稳定性要求,G(z)中z=1的极点应包含在e(z)的零点中,系统针对阶跃输入进行设计,q=1,显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设,根据求得,则,。单位斜披信号:根据稳定性要求,G(z)中z=1的极点应包含在e(z)的零点中,系统针对阶跃输入进行设计,q=2,显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设,根据,求得,则,。单位加
12、速度信号:根据稳定性要求,G(z)中z=1的极点应包含在e(z)的零点中,系统针对阶跃输入进行设计,q=3,显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设,根据,求得,则,。b. 无纹波系统单位阶跃信号:根据稳定性要求,G(z)中z=1的极点应包含在e(z)的零点中,系统针对阶跃输入进行设计,q=1,显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设,根据求得,则,。单位斜坡信号:根据稳定性要求,G(z)中z=1的极点应包含在e(z)的零点中,系统针对阶跃输入进行设计,q=2,显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设,根据,求得,则,。单位加速度信号:系统不满足无纹波控制的必要条件,无法进行设计。
13、四、 实验步骤1. 根据实验要求设计数字控制器对系统进行控制并仿真2. 观察并记录输出的结果,与理论计算值相比较3. 改变参数,观察不同参数下的仿真结果五、 实验数据及结果分析记录输出的数据和图表并分析。六、 总结实验四 纯滞后系统数字控制器的设计(Dahlin算法、Smith预估补偿算法和滞后过程的预估控制)一、 实验目的1. 学习纯滞后数字控制器的设计方法2. 学习Dahlin算法、Smith预估补偿算法和滞后过程的预估控制的仿真方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机,Matlab软件三、 实验原理控制系统如图所示,设计相应的数字控制器并进行仿真。1. Dahlin算法的设计用Dahli
14、n算法设计如图所示的纯滞后系统的数字控制器并进行系统仿真,已知被控对象,采样周期T=2s,请选择期望闭环脉冲传递函数中的时间常数T进行设计,并观察不同的仿真结果。选期望闭环系统时间常数T=10s;广义对象脉冲传递函数:;期望闭环系统脉冲传递函数:;设计的Dahlin控制器为:。系统模型:期望闭环系统时间常数选T=5s,Dahlin控制器:。期望闭环系统时间常数选T=20s,Dahlin控制器:。建立系统模型仿真比较在不同的期望闭环系统时间系统的输出以及数字控制器的输出。2. Smith预估补偿算法的设计用Smith预估补偿算法设计数字控制系统并进行仿真,已知被控对象,采用PID控制。系统模型:
15、3. 滞后过程的预估控制设计被控对象为具有纯滞后的一阶惯性环节;被控对象为具有纯滞后的一阶惯性环节;被控对象为具有纯滞后的二阶环节;系统模型四、 实验步骤1. 根据实验要求设计数字控制器对系统进行控制并仿真2. 观察并记录输出的结果,与理论计算值相比较3. 改变参数,观察不同参数下的仿真结果五、 实验数据及结果分析记录输出的数据和图表并分析。上文已完。下文为附加公文范文,如不需要,下载后可以编辑删除,谢谢! 卫计委家庭发展科科长竞聘演讲稿尊敬的各位领导,各位同仁: 非常感谢委党委给我这次机会,站到这里来竞聘家庭发展科科长的职位,我想这是对我过去工作的的肯定,也是对我未来工作的期望,我会好好珍惜
16、这次机会。今年是我从事人口计生工作的第七个年头,想想当年,初来乍到,面对各种业务术语真是一头雾水,听到专业名词看到一些药具还会脸红,就这样我成为了一名计生战线的新兵,一干就是七年。这一路走来,在领导、同志们的关心帮助之下,通过自己的不断学习努力,我不但逐渐的熟悉了业务,也对这份工作产生了感情,同时也收获了领导和同志们的好评。从事计划生育工作以来,我一直负责宣传教育工作,主要包括新闻宣传、幸福家庭建设、出生人口性别比综合治理等工作。我真的很喜欢这些工作,虽然我不是学的这个专业,但兴趣是最好的老师,我去钻研、去请教、多学多看多写,自加压力,自我督促,从宣教工作的门外汉成为业务能手。而过去宣教工作中
17、的两项内容幸福家庭建设、性别比治理现划归家庭发展科,再加上利益导向组成了现在的家庭发展科全部工作内容。其中两项工作都是我所从事数年、经验丰富且受到好评的,因此,我认为,我担任家庭发展科科长职务是有优势的。一是我有较强的写作能力,我先后在中国人口报、徐州日报等媒体上发表千字以上文章5篇,这有助于我区家庭发展工作经验、做法的总结、提炼、推广;二是我对组织大型活动有丰富经验,我连续三年参与了区“家庭人口文化节”的策划与实施工作。三是我对两非案件的查处经验丰富,从联合执法现场查处到案件文书制作、卷宗整理归档,到国家两非系统的案卷录入、系统维护,整个流程我都非常熟悉,自从两非纳入全市科学发展考核目标以来
18、,我区的打击两非工作始终走在主城区最前列,并被列为加分项目。以上这些都是我在本职工作中任劳任怨、勤学肯干的一些积累和经验,也是支撑我能站在这里的竞岗的信心与底气。如果委党委信任我,把家庭发展科长这个职位交给我的话,我只想说,谢谢领导,我会好好干!如果我竞聘成功,我会珍惜这来之不易的岗位,顾全大局,服从命令听从指挥。如果我竞聘成功,我会摆正自己位置,谦虚谨慎,团结科室人员努力拼搏,尽职尽责,出色完成各项任务;如果我竞聘成功,我将坚决摒弃本位主义,同心同德,分工不分家,融合融入卫计大家庭。各位领导、同志们,古人说:“不可以一时之得意,而自夸其能;亦不可以一时之失意,而自坠其志。”竞争上岗,有上有下
19、,无论上、下,我都将以这句话自勉,胜不骄、败不馁,一如既往地勤奋学习、努力工作、追求梦想!卫计委卫生计生委基层指导科科长竞职演讲稿尊敬的各位领导、各位同事:大家好!首先感谢委党委给了我这个机会,一次检验、学习、提高的机会。 我叫XX,女,38岁,中共党员,1998年12 月参加工作,2010年转入云龙区人口计生局发展规划科与信息科工作,现竞聘卫生计生委基层指导科科长,主要负责指导和督促基层计划生育基础管理和服务工作,推进基层计划生育工作网络建设;组织实施全区计划生育目标管理责任制考核,承担区人口和计划生育领导小组办公室具体工作。希望大家给予支持!一、我个人认为我的主要优势有以下几点:1、具有较
20、强的适应能力。17年不同的工作岗位和工作环境,丰富了我的人生阅历,也促使我养成了乐于学习、适应性强、善于接受新鲜事物的好习惯。2、具有很强的协作意识。无论是在本科室内部工作,还是参加本局的重大活动,我都能以大局为重,积极出主意、想办法,尽我所能完成一切工作。3、具备良好的心理素质。这些年来,不管是首次参加的业务工作,还是首次参与组织重大活动,我都能保持良好的心态,不畏惧、不退缩,耐心细致、积极主动地做好每一样工作。4、具有过硬的业务能力。首先我认为强烈的事业心和责任感以及对工作环境的熟悉是胜任本岗位的基本条件。我是一名拥有多年工作经验的计生人,受党组织培养和教育多年,培养了我“服从命令听从指挥
21、”、 “能吃苦、能战斗、能奉献”的良好品质,2010年到云龙区人口计生局工作以来,我主要从事发展规划与信息工作,对科室工作任务重点、流程比较了解,也积累了一定的工作经验,能做到干一行、爱一行、钻一行,执行力较强。二、如果我能竞聘成功,我将努力当好科长:1、当好领导的参谋助手。我会尊重领导,不越权、不越位,积极建言献策,为科室的工作竭尽全力。2、争做科室的业务能手。作为科长,一定要成为科室的业务骨干,在具体工作中替领导分忧。3、协助领导带好队伍。团结带领科室所有同志,服从领导安排,听从领导指挥,共同做好科室的工作。4、不断创新工作思路。创新是事业发展的不竭动力,我会善于发现新情况,推出新举措,培
22、植新亮点,为科室争荣誉。5、坚持廉政要求。严格遵守法律法规和纪律的各项规定,干干净净做事,清清白白做人,尊重领导,团结同志,自觉接受领导、群众的监督和批评。三、严格要求自己:1、坚持学习不放松。不断学习新知识,掌握新理论,增添新本领,进一步提高自己的理论水平和工作能力。2、坚持工作不懈怠。进一步从工作中查找薄弱环节,提高做好各项工作的服务能力。3、严于律已不动摇。牢记本委工作纪律,时时以党员标准严格要求自己,处处以本委的工作规则规范自己,树立良好的形象。总之,我会以这次岗位调整为契机,更加努力地工作,更加努力地学习,不断提高完善自己,为卫生计生事业多做贡献。最后,衷心感谢委党委对我的关心、爱护
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