北京科技大学自动控制理论matlab.doc

MATLAB作为一款高性能的数值计算和可视化软件，在工程领域特别是自动控制理论的实验教学中发挥着重要的作用。Simulink是MATLAB的一个重要组成部分，它是一个基于图形化的多领域仿真和模型设计软件，允许用户在图形化的用户界面中设计和仿真动态系统，包括连续、离散、连续/离散混合系统，以及多速率系统。 自动控制理论课程中，Simulink的使用是学生理解和应用控制原理的重要环节。通过实验，学生能够建立模型，进行参数设置，以及模型的运行仿真，从而加深对理论知识的理解。具体来说，在自动控制理论的MATLAB实验中，通常包括以下知识点： 1. Simulink的基本使用方法：包括如何启动Simulink环境，界面布局的理解，以及基本的界面操作。 2. 模型的建立：涉及到如何在Simulink中添加、布局和连接各种功能模块，包括信号源、接收器、执行器、控制器、系统组件等。 3. 模型的复制、剪切、粘贴及命名操作：这对于提高模型编辑效率和模型管理都是必要的技巧。 4. 线的基本使用：学习如何在Simulink中绘制信号线，以及信号线的属性设置。 5. 子系统的建立和使用：在复杂系统中，将系统划分为多个子系统可以更好地管理和模拟系统行为。 6. 属性的设置与应用：包括各种模块的参数设置，以及仿真运行参数的设置，对仿真结果的影响。 7. 实例操作和仿真分析：通过具体的控制案例，如PID控制系统的建立和单位阶跃响应的仿真，加强理论与实际应用的结合。 在实验中，学生需要根据控制理论的原理，搭建各种控制系统的Simulink模型，并通过仿真测试其动态特性。例如，通过建立PID控制系统的模型来观察系统对外部激励的响应，以及如何通过参数调整达到预期的控制效果。 在本次实验中，通过建立弹簧—质量—阻尼器机械位移系统的模型，学生能够深入理解该系统的动态响应，以及如何使用Simulink中的积分模块来获得系统的位移响应。这是一个将牛顿运动定律转化为数学模型，并在Simulink中进行仿真的过程。 整个实验不仅加深了学生对自动控制理论的理解，也提高了他们使用MATLAB进行系统建模和仿真的能力。这种通过实际操作与理论知识相结合的学习方式，能够有效提升学生在自动控制领域的实践能力。