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MATLAB仿真软件在自动控制时域和频域分析中的应用

来源:用户上传      作者: 高联学 宋立军

  2.滨州学院自动化系,山东滨州 256600)
  摘 要:MATLAB仿真软件简单、易学,并不要求使用者具有高深的数学运算能力和熟练地编程技巧,并且提供了丰富的图形处理功能,因此在自动控制领域的学习和研究领域得到了广泛的应用。
  关键词:MATLAB仿真;自动控制;时域分析法;频域分析法
  中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 08-0000-01
  在自动控制原理课程的学习过程中,常常需要进行大量的数学运算。在当今计算机时代,通常的做法是借助高级语言或汇编语言进行计算机编程,进行近似拟合计算。但这需要对高级语言或汇编语言熟练掌握,并灵活运用,费时费力。
  现在最常用的控制系统仿真软件是MATLAB,MATLAB仿真软件对控制系统的理论及计算机辅助设计技术起到了巨大推动作用。
  下面以MATLAB在自动控制时域和频域分析法中的应用说明他的优越性。
  一、MATLAB在时域分析法中的应用
  时域分析法是根据系统的微分方程,以拉普拉斯变换作为数学工具,直接求解出控制系统的时间响应。而后,依据时间响应的表达式以及其响应曲线来分析系统的性能指标。利用MATLAB软件防仿真以及强大的绘图功能,可以进行各种仿真实验,可得到系统的各种响应,分析系统的性能。
  二、MATLAB在频域分析法中的应用
  自动控制原理中频率域部分主要包括:频率特性的基本概念、典型环节的基本特性及开环频率特性曲线的绘制和频率稳定判据。根据以往的教学经验,大多数学生反映这部分内容不容易理解,概念非常抽象,掌握起来有一定的困难。引入MATLAB仿真软件,可以加深学生对基础理论的理解,锻炼学生的编程能力和分析问题的能力。
  MATLAB语言比其他编程语言简单、易学。学生学习时只需要掌握函数的调用,就可以利用他对课程进行深入的研究,这样就大大地提高了学生的学习兴趣,同时也培养了学生分析、解决问题的能力。
  以下实例是利用MATLAB仿真软件绘制系统的bode图和nyquist图,并判断系统的稳定性,计算系统的模值裕量、相角裕量。
  三、结束语
  MATLAB仿真软件涉及自动控制的各个领域,利用该软件可以很轻松地分析系统的时域、频域、复域等特性。能够让学习者、设计者更加直观的认识系统的功能和特性,减少自动控制原理学习和研究的难度。
  参考文献:
  [1]程鹏.自动控制原理[M].北京:高等教育出版社,2010:86-95.
  [2]柳明.自动控制原理实验教学改革与实践[J].实验室科学,2012,15(4):58-60.
  [3]王万良.自动控制原理[M].北京:高等教育出版社,2009:115-136.
  [4]胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2001:170-192.
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