面向结构图的连续系统数字仿真

学 号： 2010133330

课 程 设 计

面向结构图的连续系统数

题 目

字仿真

学 院 专 业 班 级 学生姓名 指导教师

计算机科学与信息工程学院

自动化 2010级2班

小 吴诗贤

2013 年 12 月 20 日

面向结构图的连续系统数字仿真

姓名：陶园 班级：10自动化3班 学号：2010133330

摘要

根据自动控制系统中面向结构图的数字仿真的基本思想，探讨了仿真过程中典型环节的规范性、系统的连接矩阵、仿真求解、程序框图问题，并应用到实际的范例当中，并分析了结果总结了相关特点和相关结论。

自动控制系统常常是由许多环节组成的，要应用数字仿真方法对系统进行分析和研究，首先需要求出总的传递函数，再转化为状态空间表达式的形式，然后对其求解。当改变系统某一环节的参数时，尤其是要改变小闭环中某一环节的参数时，以上整个过程又需要重新计算，这对研究对象参数变化对整个控制系统的影响是十分不便的，为了克服这些缺点，同时大多数从事自动化工作的科技人员更习惯于用结构图的形式来分析和研究控制系统，为此产生了面向结构图的仿真方法。该方法只需将各个环节的参数及各环节间的连接方式输入计算机，仿真程序就能自动求出闭环系统的状态空间表达式。本课程设计主要介绍典型环节参数和连接关系构成闭环系统的状态方程的方法，而动态响应的计算，仍采用四阶龙格-库塔法。这种方法具有便于研究各个环节参数对系统的影响，并可以得到每个环节的动态响应，以及对多输入输出系统的进行仿真的有点。

关键字：结构图；典型环节；连接矩阵；数字仿真；

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1、设计任务

已知某一系统结构如下图所示，编写matlab程序求a分别为2,4,6,8,10,12时输出量y的动态响应。

图1

2、需求分析及概要设计 2.1 需求分析

根据上述设计任务我们可以基本明确在我们课程设计当中应该明确以下几个方面：

? 熟悉在数字计算机仿真技术中常用的四阶龙格-库塔算法。

? 明确在面向结构图的连续系统数字仿真，典型环节及其系数矩阵确定。 ? 明确各连接矩阵的确定。

? 能够熟练运用MATLAB仿真软件。 2.2 设计思路

自动控制系统常常是由许多环节组成的，要应用数字仿真方法对系统进行分析和研究，首先需要求出总的传递函数，再转化为状态空间表达式的形式，然后对其求解。当改变系统某一环节的参数时，尤其是要改变小闭环中某一环节的参数时，以上整个过程又需要重新计算，这对研究对象参数变化对整个控制系统的影响是十分不便的，为了克服这些缺点，同时大多数从事自动化工作的科技人员更习惯于用结构图的形式来分析和研究控制系统，为此产生了面向结构图的仿真方法。该方法只需将各个环节的参数及各环节间的连接方式输入计算机，仿真程序就能自动求出闭环系统的状态空间表达式。以下是我们课程设计的主要设计思路框图： 任务分析 典型环节确定 连接矩阵的确定

数字仿真 确定系统的状态方程 图2

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