课程设计报告
题目MATLAB及控制系统仿真课程设计
学院电子信息工程学院
学科门类电气信息类
专业自动化
学号
姓名陈文华
指导教师姜萍
2016年1月16日
装
订
线
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f目录
一引言2
11实验目的2
12实验内容与要求2
121实验内容2
122实验要求2
二倒立摆控制系统设计3
21倒立摆的简介3
22倒立摆的数学模型3
221本设计中所用到的各变量的取值及其意义3
222动力学模型3
23模型转化5
三基于状态反馈的倒立摆系统设计6
31系统的开环仿真6
311开环仿真的系统Simuli
k结构6
312开环系统的分析7
32输出反馈设计方法7
321输出反馈仿真7
322输出反馈系统的分析8
33状态反馈设计8
331基于状态反馈控制器的倒立摆设计过程8
332状态反馈仿真9
f333状态反馈分析10
34全维状态观测器的倒立摆控制系统设计与仿真10
341基于全维状态观测器的倒立摆系统设计步骤10
342系统仿真10
343基于状态观测器的状态反馈曲线分析11
四锅炉过热汽温控制系统设计及仿真12
41蒸汽温度控制的任务12
42影响蒸汽温度的因素12
43蒸汽温度系统开环模型建立12
431减温水量对蒸汽温度的影响12
432动态特性12
44蒸汽温度控制系统设计12
441开环系统动态特性仿真及分析12
442开环特性曲线分析13
45单回路控制系统13
451单回路控制系统仿真及分析13
452系统PID参数的整定13
453单回路控制系统仿真曲线分析15
46串级控制系统15
461串级控制系统仿真15
462系统PID参数的整定16
463串级系统响应曲线分析18
f五总结18
附录19
f一引言
11实验目的
1加强学生对控制理论及控制系统的理解熟练应用计算机仿真常用算法和工具完成控制系统计算机辅助设计的训练。
2提高学生对控制系统的综合及设计技能扩大学生的知识面培养学生独立分析问题及解决问题的能力为以后从事实际控制系统的设计工作打下基础。
12实验内容与要求
121实验内容
1基于观测器的倒立摆控制系统设计及仿真
2锅炉过热汽温控制系统设计及仿真
122实验要求
1系统分析及数学模型建立
2开环系统仿真及动态特性分析
3控制方案设计及闭环系统仿真实验
4实验结果分析
f二倒立摆控制系统
21倒立摆的简介
倒立摆系统是一个复杂的、高度非线性的、不稳定的高阶系统是学习和研究现代控制理论最合适的实验装置。倒立摆的控制是控制理论应用的一个典型范例一个稳定的倒立摆系统对于证实状态空间理论的实用性是非常有用的。
由于倒立摆本身是自不稳定的系统实验r