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1、1控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章本章节适用于课程设计或者毕业设计控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章2概述1、选题背景2、本次设计的主要内容u 建立数学模型u 在Simulink中绘制模型u 设计GUI图形用户界面 u 进行仿真及结果分析。3、设计的独特之处控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章3控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章系统设计流程控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章4理论分析1、 一阶系统的时域响应一阶系统的输出量随时间变化的规律是单调上升的指数曲线2 、 二阶系统的时域响应单位阶跃响应分析11)()()(TssRsCsG22222(
2、)( )( )212nnnCsksR sTsTsss取值范围取值范围响应状态响应状态特征根形式特征根形式响应特点响应特点0 1欠阻尼状态实部为负的共轭复根衰减的振荡特性=1临界阻尼状态相等的负实根非周期响应，无振荡1过阻尼状态两个不相等的负实根非周期响应，无振荡=0零阻尼状态一对纯虚根持续的等幅振荡控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章53、 数值积分法本文采用龙格一库塔法二阶龙格库塔公式： 四阶龙格库塔公式 :)1,(2 ),(1 )21(21hkkyhktfkkyktfkkkhkyky)3,(4)22,2(3)12,2(2),(1)432221(61hkkyhktfkkhkyhktf
3、kkhkyhktfkkyktfkkkkkhkyky控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章6液位控制仿真系统的制作过程一、 数学模型的建立一阶系统研究对象的结构图，如下图所示：二阶系统研究对象 的结构图，如下图控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章7二、 创建SIMULINK1、为什么选择 SIMULINK2、SIMULIN K建模的具体步骤如下: （1）开始准备。 首先启动SIMULINK程序， File New Model控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章8 (2) 画出系统的各个模块。 (3) 给出各个模块的参数。 (4) 画出连接线。 (5) 指定输入和输出端子。
4、控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章9 三、创建GUI 1、为什么选择GUI 2、设计步骤 (1) 布置GUI。 (2) 编写GUI程序 3、具体制作过程 （1） 使用的控件 （2） 制作步骤第一步: 修改图形用户界面的属性。第二步: 在图形窗口中布置控件第三步: 对控件的位置进行调整。第四步: 打开对象属性编辑器设置控件的属性及控件的标识(Tag)。控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章10四、 编写回调程序（1）系统阶次弹出式菜单的回调程序number=get(handles.order_popup,Value)switch numbercase 1I=imread(oneo
5、rder.bmp,bmp); axes(handles.function_axes); image(I); axis off; set(handles.panel1,visible,on);set(handles.panel2,visible,off)；case 2I=imread(twoorder.bmp,bmp); axes(handles.function_axes);image(I);axis off;set(handles.panel1,visible,off);set(handles.panel2,visible,on)End（2） 解算器弹出式菜单回调程序v=get(handle
6、s.solver_popup,value) ;set_param(develop,solver,v+1)（3）七个编辑框回调程序NewStrVal=get(handles.edit1,String);set_param(develop/TransferFcn,Numerator,NewStrVal)仿真起止时间，仿真步长编写回调程序的方法相似。NewStrVal=get(handles.starttime_edit,String);set_param(develop,StartTime,NewStrVal)控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章11 五、运行程序 控制系统模拟仿真演示系统
7、设计与实现第第9章章12控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章 五、运行程序控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章13 六、仿真结果分析 (1) 一阶系统：单调非周期，没有超调量。 二阶系统在欠阻尼状态下的的单位阶跃响应特性：衰减的振荡特性。 (2) 当仿真步距确定后，采用的数值积分公式的阶次将导致系统仿真时产生截断误差，阶次越高，截断误差越小。通常仿真时多采用四阶龙格库塔法，其原因就是这种计算公式的截断误差较小。 （3）一般来说，ODE45是解算普通微分方程的第一选择。为达到同样精度，ODE23的积分步长总要比ODE45取得小。 控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章14总结： 利用matlab平台对液位控制系统进行设计，并在GUI环境中对液位控制系统进行仿真，可事先让技术改造的设计者直观地看出不同算法的仿真结果，从而为设计方案的最终定型提供可靠的依据，起到缩短设计时间，节约设计成本，提高改造效率的作用。控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章15 第第8章章控制系统模拟仿真演示系统设计与实现第第9章章