应用物理学毕业设计-基于Matlab的非线性系统控制仿真研究

本 科 毕 业 设 计（论文）

题 Matlab的非线性系统控制仿真研究

学生姓名：张 猛

学 号：07131108

专业班级：应用物理学08-1班

指导教师：沈 跃

张令坦

2012年6月15日

目：基于

摘 要

自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动环境，丰富和提高了人民的生活水平。然而，在控制技术需求的推动下，控制理论本身也取得了显著的进步。从线性近似到非线性的研究取得了新的成就，借助Matlab固有非线性模块来研究非线性系统的控制，已称为目前最重要的研究方向之一。本文以自动控制原理为基础，着手研究典型线性系统PID控制器的结构及其控制原理、Matlab仿真分析等。并以此为基础研究非线性系统的稳定性。

关键词：自动控制；PID控制器；Matlab仿真；非线性系统

ABSTRACT

Automatic control technology has been widely used in industry, agriculture, transportation, aviation and space industry departments, etc, greatly enhancing the social working productivity, improve people's labor environment, enrich and improve the living standard of the Chinese people. However, in the control technology of demand driven, control theory itself has also made the remarkable progress. From linear approximation to nonlinear achieved new achievements, with the aid of the inherent Matlab geometry nonlinear modules to study nonlinear system control, has called the most important research direction of. Based on the principle of automatic control, based on typical linear system of the structure and PID controller control principle, Matlab simulation analysis, etc. And tries to analyze the linearization method of nonlinear system.

Keywords: automatic control; PID controller; Matlab simulation; nonlinear system

目 录

第1章 前言 ...............................................................................................................................1 1.1 论文研究意义...............................................................................................................1 1.2 国内外研究现状...........................................................................................................1 1.3 研究内容与研究方法...................................................................................................2

1.3.1 研究内容 ..............................................................................................................2

1.3.2 研究方法 ..............................................................................................................2 1.4 本章小结.......................................................................................................................2

第2章 自动控制系统及仿真概述 ...........................................................................................3 2.1 自动控制系统概述.......................................................................................................3

2.1.1 自动控制原理 ......................................................................................................3

2.1.2 反馈控制原理 ......................................................................................................3

2.1.3 自动控制的基本方式 ..........................................................................................3

2.1.4 自动控制系统的分类 ..........................................................................................4

2.1.5 控制系统的性能要求 ..........................................................................................5 2.2 过程控制系统的MATLAB计算与仿真 ....................................................................5

2.2.1 控制系统计算机仿真 ..........................................................................................5

2.2.2 控制系统的MATLAB计算与仿真 ...................................................................6 2.3 本章小结.......................................................................................................................8

第3章 PID控制简介及仿真实例分析 ....................................................................................9 3.1 PID控制简介 ...............................................................................................................9

3.1.1 PID控制原理 .......................................................................................................9

3.1.2 PID控制的特点 .................................................................................................11 3.2 仿真实例分析.............................................................................................................11

3.2.1 未加入校正装置的系统单位阶跃响应曲线 ....................................................12

3.2.2 比例（P）校正装置设计 ..................................................................................13

3.2.3 比例微分（PD）校正装置设计 ........................................................................14

3.2.4 比例-积分-微分（PID）校正装置设计 ..........................................................15 3.3 本章小结.....................................................................................................................17

第4章 非线性控制系统分析 .................................................................................................18 4.1 非线性系统概述.........................................................................................................18 4.2 非线性环节及对系统结构的影响.............................................................................18

4.2.1 不灵敏区（死区）特性 ....................................................................................18

4.2.2 饱和特性 ............................................................................................................19

4.2.3 回环（间隙）特性 ...................................... …… 此处隐藏：5044字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……