劉洋++裴洲奇

摘要：Simulink是MATLAB下的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真環(huán)境，Simulink與用戶交互接口是基于Windows的圖形編程方法，因此非常易于接受，使用十分靈活方便。目前Simulink作為Matlab的重要組成部分，已經(jīng)成為仿真研究的重要工具。本文主要介紹Simulink在自動(dòng)控制原理專業(yè)課中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Simulink 自動(dòng)控制原理

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）07-0017-01

自動(dòng)控制原理在電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)中，是研究各類控制系統(tǒng)共性的一門學(xué)科，理論性強(qiáng)、知識(shí)覆蓋面廣且與生產(chǎn)緊密聯(lián)系的課程。在教學(xué)中要特別注意各種電路的分析，從分析中進(jìn)一步理解電路工作情況，在電路分析中，隨著電路規(guī)模的日益龐大，線路更加復(fù)雜，電路仿真技術(shù)越來(lái)越受到業(yè)界的重視，它的設(shè)計(jì)理念已逐漸普及到企業(yè)與大專院校，在電子工程設(shè)計(jì)、電子類課程教學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。掌握和應(yīng)用仿真技術(shù)成為自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)必備的技能之一。電路仿真經(jīng)過(guò)廣泛的實(shí)踐，被證明是相當(dāng)有效的分析技術(shù)，采用電路仿真技術(shù)可以對(duì)不同的電路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬分析，保證設(shè)計(jì)理論的正確。在電路形式確定后，對(duì)電路元件的參數(shù)進(jìn)行靈敏度的分析和容差分析，優(yōu)化元件參數(shù)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。電路設(shè)計(jì)采用仿真技術(shù)能極大的減少人工勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，準(zhǔn)確可靠，Matlab作為功能強(qiáng)大的仿真工具，同時(shí)有對(duì)電力電子電路的仿真能力，利用M文件可以編寫計(jì)算電路中的參數(shù)，還可以利用Simulink搭建更直觀的仿真模型，進(jìn)行電路分析。

1 Matlab/Simulink介紹

MATLAB是基于特征值計(jì)算和線性代數(shù)軟件包開發(fā)的一種高級(jí)語(yǔ)言，具有超強(qiáng)的計(jì)算能力，在MATLAB中有超過(guò)500種的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、科學(xué)及工程方面的函數(shù)可供使用，而且簡(jiǎn)便快捷。一種十分有效的工具，能解決在系統(tǒng)仿真和控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)與研究中遇到的問(wèn)題，在MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展進(jìn)程中，許多有代表性的成就是和控制界的要求與貢獻(xiàn)分不開的。Simulink是MATLAB下的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真環(huán)境，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，要快速建立系統(tǒng)模型是較為困難的，而Simulink與用戶的交互接口是基于Windows的圖形編程方法，因此易于接受，使用十分方便。Simulink是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的集成環(huán)境，其主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析，從而可以在實(shí)際系統(tǒng)制作出來(lái)之前，預(yù)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析，并可以對(duì)系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)修改或者按照仿真的最佳效果來(lái)調(diào)試及整定控制系統(tǒng)的參數(shù)，以提高系統(tǒng)的性能，減少設(shè)計(jì)系統(tǒng)過(guò)程中反復(fù)修改的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效率地開發(fā)系統(tǒng)的目標(biāo)。

2 Matlab/Simulink教學(xué)實(shí)例分析

某調(diào)速系統(tǒng)為單位負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)輸入信號(hào)為階躍信號(hào)，前向通道的傳遞函數(shù)分別為和積分環(huán)節(jié)時(shí)，分析系統(tǒng)的性能。在Simulink環(huán)境下構(gòu)建原始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行仿真。

從系統(tǒng)的階躍響應(yīng)可以看到，原始系統(tǒng)的超調(diào)量大于50%，并且振蕩次數(shù)也比較多，但因?yàn)榇嬖诜e分環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)是靜態(tài)無(wú)差的。并且，系統(tǒng)的上升時(shí)間比較快，不過(guò)因?yàn)檎袷幈容^劇烈，所以過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間比較長(zhǎng)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不好。為了改善系統(tǒng)的性能，在原系統(tǒng)中引入反饋環(huán)節(jié)采用比例和死區(qū)非線性反饋，在Simulink環(huán)境下構(gòu)建引入比例和死區(qū)非線性反饋結(jié)構(gòu)圖。

對(duì)比圖1和圖3可以看出，接入死區(qū)非線性校正裝置后，系統(tǒng)的上升時(shí)間大約為4s，超調(diào)量小于5%，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間不超過(guò)8s，綜合了輸出反饋和比例反饋的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償了它們的缺點(diǎn)。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到了改善。采用Simulink仿真后，克服了傳統(tǒng)的畫圖的繁瑣，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)調(diào)試的過(guò)程，形象直觀，便于分析討論。

3 結(jié)語(yǔ)

從上面的例子可以看出，仿真電路作為一種模擬技術(shù)，能夠很好的模擬真實(shí)的電路，為實(shí)際電路提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。Simulink提供一種具有良好的人機(jī)交互界面的軟件，和其他仿真軟件相比，可以節(jié)省大量的編程時(shí)間，使用Simulink制作多媒體在課堂上教學(xué)效果非常好，可以演示實(shí)例給學(xué)生看，將抽象難懂的理論形象化，便于學(xué)生理解掌握。通過(guò)上面的分析過(guò)程，可以看出仿真能使教學(xué)更直觀、形象易于理解，起到了事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]郝蕓.自動(dòng)控制原理及應(yīng)用[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2008.

[2]張晉格.控制系統(tǒng)CAD[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]嚴(yán)萬(wàn)春.MATLAB軟件在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009（2）.

摘要：Simulink是MATLAB下的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真環(huán)境，Simulink與用戶交互接口是基于Windows的圖形編程方法，因此非常易于接受，使用十分靈活方便。目前Simulink作為Matlab的重要組成部分，已經(jīng)成為仿真研究的重要工具。本文主要介紹Simulink在自動(dòng)控制原理專業(yè)課中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Simulink 自動(dòng)控制原理

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）07-0017-01

自動(dòng)控制原理在電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)中，是研究各類控制系統(tǒng)共性的一門學(xué)科，理論性強(qiáng)、知識(shí)覆蓋面廣且與生產(chǎn)緊密聯(lián)系的課程。在教學(xué)中要特別注意各種電路的分析，從分析中進(jìn)一步理解電路工作情況，在電路分析中，隨著電路規(guī)模的日益龐大，線路更加復(fù)雜，電路仿真技術(shù)越來(lái)越受到業(yè)界的重視，它的設(shè)計(jì)理念已逐漸普及到企業(yè)與大專院校，在電子工程設(shè)計(jì)、電子類課程教學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。掌握和應(yīng)用仿真技術(shù)成為自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)必備的技能之一。電路仿真經(jīng)過(guò)廣泛的實(shí)踐，被證明是相當(dāng)有效的分析技術(shù)，采用電路仿真技術(shù)可以對(duì)不同的電路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬分析，保證設(shè)計(jì)理論的正確。在電路形式確定后，對(duì)電路元件的參數(shù)進(jìn)行靈敏度的分析和容差分析，優(yōu)化元件參數(shù)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。電路設(shè)計(jì)采用仿真技術(shù)能極大的減少人工勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，準(zhǔn)確可靠，Matlab作為功能強(qiáng)大的仿真工具，同時(shí)有對(duì)電力電子電路的仿真能力，利用M文件可以編寫計(jì)算電路中的參數(shù)，還可以利用Simulink搭建更直觀的仿真模型，進(jìn)行電路分析。

1 Matlab/Simulink介紹

MATLAB是基于特征值計(jì)算和線性代數(shù)軟件包開發(fā)的一種高級(jí)語(yǔ)言，具有超強(qiáng)的計(jì)算能力，在MATLAB中有超過(guò)500種的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、科學(xué)及工程方面的函數(shù)可供使用，而且簡(jiǎn)便快捷。一種十分有效的工具，能解決在系統(tǒng)仿真和控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)與研究中遇到的問(wèn)題，在MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展進(jìn)程中，許多有代表性的成就是和控制界的要求與貢獻(xiàn)分不開的。Simulink是MATLAB下的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真環(huán)境，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，要快速建立系統(tǒng)模型是較為困難的，而Simulink與用戶的交互接口是基于Windows的圖形編程方法，因此易于接受，使用十分方便。Simulink是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的集成環(huán)境，其主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析，從而可以在實(shí)際系統(tǒng)制作出來(lái)之前，預(yù)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析，并可以對(duì)系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)修改或者按照仿真的最佳效果來(lái)調(diào)試及整定控制系統(tǒng)的參數(shù)，以提高系統(tǒng)的性能，減少設(shè)計(jì)系統(tǒng)過(guò)程中反復(fù)修改的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效率地開發(fā)系統(tǒng)的目標(biāo)。

2 Matlab/Simulink教學(xué)實(shí)例分析

某調(diào)速系統(tǒng)為單位負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)輸入信號(hào)為階躍信號(hào)，前向通道的傳遞函數(shù)分別為和積分環(huán)節(jié)時(shí)，分析系統(tǒng)的性能。在Simulink環(huán)境下構(gòu)建原始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行仿真。

從系統(tǒng)的階躍響應(yīng)可以看到，原始系統(tǒng)的超調(diào)量大于50%，并且振蕩次數(shù)也比較多，但因?yàn)榇嬖诜e分環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)是靜態(tài)無(wú)差的。并且，系統(tǒng)的上升時(shí)間比較快，不過(guò)因?yàn)檎袷幈容^劇烈，所以過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間比較長(zhǎng)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不好。為了改善系統(tǒng)的性能，在原系統(tǒng)中引入反饋環(huán)節(jié)采用比例和死區(qū)非線性反饋，在Simulink環(huán)境下構(gòu)建引入比例和死區(qū)非線性反饋結(jié)構(gòu)圖。

對(duì)比圖1和圖3可以看出，接入死區(qū)非線性校正裝置后，系統(tǒng)的上升時(shí)間大約為4s，超調(diào)量小于5%，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間不超過(guò)8s，綜合了輸出反饋和比例反饋的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償了它們的缺點(diǎn)。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到了改善。采用Simulink仿真后，克服了傳統(tǒng)的畫圖的繁瑣，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)調(diào)試的過(guò)程，形象直觀，便于分析討論。

3 結(jié)語(yǔ)

從上面的例子可以看出，仿真電路作為一種模擬技術(shù)，能夠很好的模擬真實(shí)的電路，為實(shí)際電路提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。Simulink提供一種具有良好的人機(jī)交互界面的軟件，和其他仿真軟件相比，可以節(jié)省大量的編程時(shí)間，使用Simulink制作多媒體在課堂上教學(xué)效果非常好，可以演示實(shí)例給學(xué)生看，將抽象難懂的理論形象化，便于學(xué)生理解掌握。通過(guò)上面的分析過(guò)程，可以看出仿真能使教學(xué)更直觀、形象易于理解，起到了事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]郝蕓.自動(dòng)控制原理及應(yīng)用[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2008.

[2]張晉格.控制系統(tǒng)CAD[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]嚴(yán)萬(wàn)春.MATLAB軟件在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009（2）.

摘要：Simulink是MATLAB下的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真環(huán)境，Simulink與用戶交互接口是基于Windows的圖形編程方法，因此非常易于接受，使用十分靈活方便。目前Simulink作為Matlab的重要組成部分，已經(jīng)成為仿真研究的重要工具。本文主要介紹Simulink在自動(dòng)控制原理專業(yè)課中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Simulink 自動(dòng)控制原理

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）07-0017-01

自動(dòng)控制原理在電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)中，是研究各類控制系統(tǒng)共性的一門學(xué)科，理論性強(qiáng)、知識(shí)覆蓋面廣且與生產(chǎn)緊密聯(lián)系的課程。在教學(xué)中要特別注意各種電路的分析，從分析中進(jìn)一步理解電路工作情況，在電路分析中，隨著電路規(guī)模的日益龐大，線路更加復(fù)雜，電路仿真技術(shù)越來(lái)越受到業(yè)界的重視，它的設(shè)計(jì)理念已逐漸普及到企業(yè)與大專院校，在電子工程設(shè)計(jì)、電子類課程教學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。掌握和應(yīng)用仿真技術(shù)成為自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)必備的技能之一。電路仿真經(jīng)過(guò)廣泛的實(shí)踐，被證明是相當(dāng)有效的分析技術(shù)，采用電路仿真技術(shù)可以對(duì)不同的電路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬分析，保證設(shè)計(jì)理論的正確。在電路形式確定后，對(duì)電路元件的參數(shù)進(jìn)行靈敏度的分析和容差分析，優(yōu)化元件參數(shù)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。電路設(shè)計(jì)采用仿真技術(shù)能極大的減少人工勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，準(zhǔn)確可靠，Matlab作為功能強(qiáng)大的仿真工具，同時(shí)有對(duì)電力電子電路的仿真能力，利用M文件可以編寫計(jì)算電路中的參數(shù)，還可以利用Simulink搭建更直觀的仿真模型，進(jìn)行電路分析。

1 Matlab/Simulink介紹

MATLAB是基于特征值計(jì)算和線性代數(shù)軟件包開發(fā)的一種高級(jí)語(yǔ)言，具有超強(qiáng)的計(jì)算能力，在MATLAB中有超過(guò)500種的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、科學(xué)及工程方面的函數(shù)可供使用，而且簡(jiǎn)便快捷。一種十分有效的工具，能解決在系統(tǒng)仿真和控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)與研究中遇到的問(wèn)題，在MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展進(jìn)程中，許多有代表性的成就是和控制界的要求與貢獻(xiàn)分不開的。Simulink是MATLAB下的面向結(jié)構(gòu)圖方式的仿真環(huán)境，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，要快速建立系統(tǒng)模型是較為困難的，而Simulink與用戶的交互接口是基于Windows的圖形編程方法，因此易于接受，使用十分方便。Simulink是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的集成環(huán)境，其主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析，從而可以在實(shí)際系統(tǒng)制作出來(lái)之前，預(yù)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析，并可以對(duì)系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)修改或者按照仿真的最佳效果來(lái)調(diào)試及整定控制系統(tǒng)的參數(shù)，以提高系統(tǒng)的性能，減少設(shè)計(jì)系統(tǒng)過(guò)程中反復(fù)修改的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效率地開發(fā)系統(tǒng)的目標(biāo)。

2 Matlab/Simulink教學(xué)實(shí)例分析

某調(diào)速系統(tǒng)為單位負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)輸入信號(hào)為階躍信號(hào)，前向通道的傳遞函數(shù)分別為和積分環(huán)節(jié)時(shí)，分析系統(tǒng)的性能。在Simulink環(huán)境下構(gòu)建原始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)行仿真。

從系統(tǒng)的階躍響應(yīng)可以看到，原始系統(tǒng)的超調(diào)量大于50%，并且振蕩次數(shù)也比較多，但因?yàn)榇嬖诜e分環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)是靜態(tài)無(wú)差的。并且，系統(tǒng)的上升時(shí)間比較快，不過(guò)因?yàn)檎袷幈容^劇烈，所以過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間比較長(zhǎng)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不好。為了改善系統(tǒng)的性能，在原系統(tǒng)中引入反饋環(huán)節(jié)采用比例和死區(qū)非線性反饋，在Simulink環(huán)境下構(gòu)建引入比例和死區(qū)非線性反饋結(jié)構(gòu)圖。

對(duì)比圖1和圖3可以看出，接入死區(qū)非線性校正裝置后，系統(tǒng)的上升時(shí)間大約為4s，超調(diào)量小于5%，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間不超過(guò)8s，綜合了輸出反饋和比例反饋的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償了它們的缺點(diǎn)。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到了改善。采用Simulink仿真后，克服了傳統(tǒng)的畫圖的繁瑣，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)調(diào)試的過(guò)程，形象直觀，便于分析討論。

3 結(jié)語(yǔ)

從上面的例子可以看出，仿真電路作為一種模擬技術(shù)，能夠很好的模擬真實(shí)的電路，為實(shí)際電路提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。Simulink提供一種具有良好的人機(jī)交互界面的軟件，和其他仿真軟件相比，可以節(jié)省大量的編程時(shí)間，使用Simulink制作多媒體在課堂上教學(xué)效果非常好，可以演示實(shí)例給學(xué)生看，將抽象難懂的理論形象化，便于學(xué)生理解掌握。通過(guò)上面的分析過(guò)程，可以看出仿真能使教學(xué)更直觀、形象易于理解，起到了事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]郝蕓.自動(dòng)控制原理及應(yīng)用[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2008.

[2]張晉格.控制系統(tǒng)CAD[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]嚴(yán)萬(wàn)春.MATLAB軟件在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009（2）.