第一篇：控制系統(tǒng)仿真與CAD課程設計報告..

控制系統(tǒng)仿真與課程設計

學

院：物流工程學院 專

業(yè)：測控技術與儀器 班

級：測控102 姓

名：楊紅霞 學

號：201010233037 指導教師：蘭瑩

完成日期：2013年7月4日CAD

一、目的和任務

配合《控制系統(tǒng)仿真與CAD》課程的理論教學，通過課程設計教學環(huán)節(jié)，使學生掌握當前流行的演算式MATLAB語言的基本知識，學會運用MATLAB語言進行控制系統(tǒng)仿真和輔助設計的基本技能，有效地提高學生實驗動手能力。

一、基本要求：

1、利用MATLAB提供的基本工具，靈活地編制和開發(fā)程序，開創(chuàng)新的應用；

2、熟練地掌握各種模型之間的轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)的時域、頻域分析及根軌跡繪制；

3、熟練運用SIMULINK對系統(tǒng)進行仿真；

4、掌握PID控制器參數(shù)的設計。

二、設計要求

1、編制相應的程序，并繪制相應的曲線；

2、對設計結果進行分析；

3、撰寫和打印設計報告（包括程序、結果分析、仿真結構框圖、結果曲線）。

三、設計課題

設計一：二階彈簧—阻尼系統(tǒng)的PID控制器設計及其參數(shù)整定

考慮彈簧－阻尼系統(tǒng)如圖1所示，其被控對象為二階環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)G(S)如下，參數(shù)為M=1kg，b=2N.s/m，k=25N/m，F(xiàn)（S）=1。設計要求：

（1）控制器為P控制器時，改變比例系數(shù)大小，分析其對系統(tǒng)性能的影響并繪制相應曲線。

（2）控制器為PI控制器時，改變積分時間常數(shù)大小，分析其對系統(tǒng)性能的影響并繪制相應曲線。(例如當kp=50時，改變積分時間常數(shù))（3）設計PID控制器，選定合適的控制器參數(shù)，使閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應曲線的超調(diào)量σ%<20%，過渡過程時間Ts<2s, 并繪制相應曲線。

圖1 彈簧－阻尼系統(tǒng)示意圖

彈簧－阻尼系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)為：

??bx??kx?F M?xG(s)?X(s)11?? F(s)Ms2?bs?ks2?2s?25

圖2 閉環(huán)控制系統(tǒng)結構圖

附：P控制器的傳遞函數(shù)為：GP(s)?KP

PI控制器的傳遞函數(shù)為：GPI(s)?KP?11? TIsPID控制器的傳遞函數(shù)為：GPID(s)?KP?11??TD?s TIs

(一)設計P控制器，改變比例系數(shù)大小，分析其對系統(tǒng)性能的影響并繪制相應曲線。以下為所做的設計以及運行結果，KP取了不同的值，通過運用sim函數(shù)進行仿真，并得出超調(diào)量MP，過渡過程時間Ts的大小，通過分析所得出的結果，多次改變KP的大小直到符合題目的要求，使穩(wěn)態(tài)誤差等都達到要求。

1、仿真運行程序

for Kp=[200,400,800] t=[0:0.01:6];

[t,x,y]=sim('yhx',6);hold on plot(t,y);N=length(t);

yss=y(N);%yss：穩(wěn)態(tài)值 hold on

[ymax,i]=max(y);

mp=(ymax-yss)*100/yss, %計算超調(diào)量mp i=N;

while abs(y(i)-yss)/yss<=0.02 i=i-1;end

Ts=t(i), %計算過渡過程時間 gtext(num2str(Kp));end

2、仿真框圖

KpStepGain12s +2s+25Transfer FcnScope1Out1

3、仿真運行結果

改變比例系數(shù)kp大小,得如下結果，通過以下數(shù)據(jù)以及得出的曲線可分析其對系統(tǒng)性能的影響 Kp=200

mp =

75.3359 Ts =

3.7962

Kp=400

mp =

84.7526 Ts =

3.8317 Kp=800

mp =

88.0528 Ts =

4.5685

4、仿真運行曲線

21.81.61.48001.214000.82000.60.40.200123456

5、運行結果分析

根據(jù)實驗要求設計了一個P控制器，與Gs等構成閉環(huán)控制系統(tǒng)結構。由以上的運行結果以及曲線可以看出隨Kp增大，超調(diào)量mp是逐漸變大的，Ti也是逐漸變大的，而且總是達不到穩(wěn)態(tài)誤差很小很小，因此得出以下結論：隨著Kp值的增大，系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時間變長，振蕩次數(shù)也增多了。Kp值越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就越小，調(diào)節(jié)應精度越高，但是系統(tǒng)的波動明顯變多了，穩(wěn)定性變差，但是系統(tǒng)響應變快了。隨著比例系數(shù)女kp的增大并不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，只能減小穩(wěn)態(tài)誤差。(二)設計PI控制器，改變積分時間常數(shù)大小，分析其對系統(tǒng)性能的影響并繪制相應曲線。以下為設計出的仿真程序等，運用sim函數(shù)進行仿真，編寫程序使KP=50，改變KI的大小，來進行分析，直到符合題目的要求，使運行出的結果穩(wěn)態(tài)誤差基本很小即可，如果達不到，就要重新設定KI的大小，進行多次試驗，選出如下符合要求的KI的值，程序中都有所體現(xiàn)。

1、仿真運行程序

for Ki=[30,50,80] t=[0:0.01:10];

[t,x,y]=sim('yhxx',10);hold on plot(t,y);

N=length(t);%yss：穩(wěn)態(tài)值 yss=y(N);hold on [ymax,i]=max(y);

mp=(ymax-yss)*100/yss, %計算超調(diào)量mp i=N;

while abs(y(i)-yss)/yss<=0.02 i=i-1;end

Ts=t(i),%計算過渡過程時間 end

2、仿真框圖

50Kp1KiStepKi1sIntegrator2s +2s+25AddTransfer FcnScope1Out1

3、仿真運行結果

當Kp=50時, 改變積分時間常數(shù)ki的大小，由以下的結果以及曲線可分析其對系統(tǒng)性能的影響 ki=30

mp =

21.4633 Ts =

6.5686 Ki=50

mp =

26.7424 Ts =

5.1127 Ki=80

mp =

31.0229 Ts =

7.3375

4、仿真運行曲線：

1.41.280501300.80.60.40.20012345678910

5、運行結果分析

Kp=50時，隨著ki值的增大，系統(tǒng)的超調(diào)量變大，系統(tǒng)響應時間出現(xiàn)了波動。ki越大，積分速度越快，積分作用就越強，響應時間變快，但系統(tǒng)振蕩次數(shù)就較多。PI控制可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的誤差度。在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后基本無穩(wěn)態(tài)誤差。這是比上一個只有比例控制器的一個進步的地方。

(三)設計一PID控制器，選定合適的控制器參數(shù)，使閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應曲線的超調(diào)量σ%<20%，過渡過程時間Ts<2s, 并繪制相應曲線。以下為所設計的程序，仿真等，改變kp,ki,kd 的值得出閉環(huán)階躍響應的超調(diào)量和過渡過程時間，通過多次試驗，得到的kp取20,ki取65，kd取9時運行出的結果是滿足題目要求的：

1、仿真運行程序

[t,x,y]=sim('yhxxx');plot(t,y);N=length(t);

yss=y(N);%yss：穩(wěn)態(tài)值 [ymax,i]=max(y);

mp=(ymax-yss)*100/yss, %計算超調(diào)量mp i=N;

while abs(y(i)-yss)/yss<=0.02 i=i-1;end

Ts=t(i), %計算過渡過程時間

2、仿真框圖

20Kp1y(s)65StepKi1sIntegratorAdd12s +2s+25Transfer FcnYTo Workspace9Kddu/dtDerivativeScope

3、仿真運行結果

經(jīng)過多次試驗，當Kp=20,ki=65,pd=9滿足使閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應曲線的超調(diào)量σ%<20%,過渡過程時間ts<2s，結果如下： mp =

1.1367

Ts =

0.8945 從結果可知超調(diào)量mp%<20%,過渡過程時間Ts<2s滿足設計要求.4、仿真運行曲線：

1.41.210.80.60.40.20012345678910

5、運行結果分析及設計小結

把比例 微分 積分結合起來進行控制能夠更好的達到我們想要的結果，PID參數(shù)的整定就是合理的選取PID三個參數(shù)。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差等方面來考慮問題，每個參數(shù)都有自己的作用，比如比例調(diào)節(jié)的作用是能夠成比例地反映系統(tǒng)的偏差信號，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生與其成比例的調(diào)節(jié)作用，以減小偏差。隨著Kp增大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差減小，但是系統(tǒng)容易產(chǎn)生超調(diào)，并且加大Kp只能減小穩(wěn)態(tài)誤差，卻不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，顯著特點就是有差調(diào)節(jié)。然后就是微分調(diào)節(jié)的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的誤差度，它的特點就是誤差調(diào)節(jié)。微分調(diào)節(jié)作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間?？傊壤e分微分控制作用是相互關聯(lián)的，結合起來用效果會更好。設計二：二階系統(tǒng)串聯(lián)校正裝置的設計與分析

設某被控系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)如下：

G(s)?設計要求：

K

s(s?2)選用合適的方法設計一個串聯(lián)校正裝置K(s)，使閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應曲線超調(diào)量?%?20%，過渡過程時間Ts?1.5(s)，開環(huán)比例系數(shù)Kv?10(1/s)，并分析串聯(lián)校正裝置中增益、極點和零點對系統(tǒng)性能的影響。

提示：可采用根軌跡校正工具進行串聯(lián)校正

MATLAB 提供了一個輔助設計閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡的仿真軟件Rltool，可以用來進行根軌跡校正。在command window 下鍵入>> rltool，進入設計環(huán)境。

一、設計思路方法

根據(jù)題目要求采用matlab中提供的一個輔助設計閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡的仿真軟件Rltool，來進行根軌跡校正。打開matlab，在command window 下鍵入>> rltool，進入設計環(huán)境。

k根據(jù)設計要求：開環(huán)比例系數(shù)Kv?10(1/s)即 kv?limsG(s)??10得k?20

s?02取k=40, 傳遞函數(shù)G(s)?40

s(s?2)

二、設計步驟

1、打開matlab，在command window 下鍵入>> rltool，進入設計環(huán)境。啟動SISO Design Tool 在matlab中鍵入num=40;den=conv([1,0],[1,2]);ex_1=tf(num,den)，出現(xiàn)函數(shù)

40/(s^2 + 2 s)得到該系統(tǒng)的LTI對象模型ex_1。

2、啟動SISO Design Tool 窗口后，利用該窗口中File菜單下的命令Import,打開系統(tǒng)模型輸入對話框窗口。采用系統(tǒng)默認的結構，輸入選中的對象ex_1，將控制對象G設置為ex_1，控制器C設為1，其他的環(huán)節(jié)H,F均使用默認的取值1.單擊OK在SISO Design Tool中會自動繪制此負反饋線性系統(tǒng)的根軌跡圖，以及系統(tǒng)波特圖，如圖

Root Locus Editor(C)850Open-Loop Bode Editor(C)64020G.M.: InfFreq: InfStable loop-50-90-2-4-135-6P.M.: 18 degFreq: 6.17 rad/sec-1-8-2-180-1.5-1Real Axis-0.5010

3、點擊Analysis 中的other loop response 選擇step得到閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應曲線如圖可以看到校正前的超調(diào)量為60.4%，過渡過程時間為3.66s，明顯不滿足要求。

1010Frequency(rad/sec)01102Step Response1.81.6System: Closed Loop: r to yI/O: r to yPeak amplitude: 1.6Overshoot(%): 60.4At time(sec): 0.5081.41.2System: Closed Loop: r to yI/O: r to ySettling Time(sec): 3.66Amplitude10.80.60.40.200123Time(sec)456

4、經(jīng)過反復試驗，得出加入零點-5，加入極點-33，是滿足要求的，可得到如下的根軌跡圖以及伯德圖

Root Locus Editor(C)50403020-50100-10-20-30-40-50-40-180-30-20Real Axis-100-135G.M.: InfFreq: InfStable loop-100-90050Open-Loop Bode Editor(C)P.M.: 58.3 degFreq: 8.7 rad/sec-1101001010Frequency(rad/sec)12103

5、得到的階躍響應曲線如下超調(diào)量15.8%<20%，過渡過程時間0.715s<1.5s,滿足要求說明加的零極點是正確的

Step Response1.41.21System: Closed Loop: r to yI/O: r to ySystem: Closed Loop: r to ySettling Time(sec): 0.715I/O: r to yPeak amplitude: 1.16Overshoot(%): 15.8At time(sec): 0.348Amplitude0.80.60.40.2000.10.20.30.40.5Time(sec)0.60.70.80.91

6、在使用SISO Design Tool 完成系統(tǒng)的設計之后，在系統(tǒng)實現(xiàn)之前必須對設計好的系統(tǒng)通過Simulink 進行仿真分析，進一步對控制器C進行驗證，以確保系統(tǒng)設計的正確性。下圖為系統(tǒng)相應的Simulink模型：

untitledFStepFeed ForwardSumuntitledCCompensatorex_1PlantOutput1untitledHSensor DynamicsOut1

7、編寫M文件運行以得出超調(diào)量和過渡過程時間，以驗證是否正確，程序如下： num0=40;den0=conv([1,0],[1,2]);num1=[0.2,1];den1=[0.03,1];

[num2,den2]=series(num0,den0,num1,den1);[num,den]=cloop(num2,den2);t=0:0.005:5;

y=step(num,den,t);plot(t,y);N=length(t);yss=y(N);hold on

[ymax,i]=max(y);mp=(ymax-yss)*100/yss, i=N;

while abs(y(i)-yss)/yss<=0.02 i=i-1;end Ts=t(i)，運行結果： mp =

15.7500

Ts =

0.7150

運行所得的曲線如下： 1.41.210.80.60.40.2000.511.522.533.544.55

運行結果分析：所得出的結果，超調(diào)量15.7500%<20%,過渡過程時間0.7150s<1.5s,滿足設計要求，證明設計的沒有問題，符合設計要求。

三、串聯(lián)校正裝置中增益、極點和零點對系統(tǒng)性能的影響。（1）加入增益68，所得到的根軌跡及伯德圖：

Root Locus Editor(C)150100Open-Loop Bode Editor(C)10050500G.M.: InfFreq: InfStable loop-50-900-50-135-100P.M.: 8.66 degFreq: 106 rad/sec-1-150-20-180-15-10Real Axis-5010100

編寫M程序，得出圖像及超調(diào)量，過渡過程時間等值，來判斷加入增益對系統(tǒng)性能的影響，程序如下：

num0=40;den0=conv([1,0],[1,2]);num1=68*[0.2,1];den1=[0.03,1];[num2,den2]=series(num0,den0,num1,den1);[num,den]=cloop(num2,den2);t=0:0.005:1;y=step(num,den,t);plot(t,y);%計算超調(diào)量mp N=length(t);yss=y(N);

hold on %yss：穩(wěn)態(tài)值 [ymax,i]=max(y);mp=(ymax-yss)*100/yss, i=N;while abs(y(i)-yss)/yss<=0.02

i=i-1;end Ts=t(i)，運行結果為

1010Frequency(rad/sec)12103mp =

69.4107

Ts =

0.2600 運行曲線為：

1.81.61.41.210.80.60.40.2000.10.20.30.40.50.60.70.80.91

由以上結果及圖像可以得出以下結論：加入增益之后超調(diào)量變大了，過渡過程時間變短了，波動的更加厲害，穩(wěn)態(tài)誤差變小了。說明可以改變開環(huán)增益的大小，從而改善穩(wěn)態(tài)誤差

（2）加入零點-10，所得到的根軌跡及伯德圖： Root Locus Editor(C)360402200Open-Loop Bode Editor(C)10-20G.M.: InfFreq: NaNStable loop-40-45-1-90-2-135P.M.: 108 degFreq: 12.9 rad/sec-1-3-60-180-50-40-30-20Real Axis-100101001010Frequency(rad/sec)12103

階躍響應曲線如下：

Step Response1.41.21Amplitude0.80.60.40.2000.5Time(sec)11.5

由圖可以得出，加入零點后對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生了很大的影響，過渡過程時間變長了，超調(diào)量變小了，波動次數(shù)少了，而且增加開環(huán)極點，使得原系統(tǒng)根軌跡的整體走向在S平面向右移，使系統(tǒng)穩(wěn)定性變壞。

（3）加入極點-10后所得到的根軌跡以及伯德圖: Root Locus Editor(C)8050Open-Loop Bode Editor(C)60040-50200-100G.M.: 10.3 dBFreq: 14.4 rad/secStable loop-150-90-20-40-180-60P.M.: 22.1 degFreq: 7.34 rad/sec100-80-100-50Real Axis0-270-150101010Frequency(rad/sec)12103

階躍響應曲線如下：

Step Response1.61.41.21Amplitude0.80.60.40.2000.511.5Time(sec)22.533.5 由圖可以看出加入零點之后系統(tǒng)的性能發(fā)生的變化，過渡過程時間變得更長了，超調(diào)量變大了，波動次數(shù)變多了，增加開環(huán)零點，使得原系統(tǒng)根軌跡的整體走向在S平面向右移，使系統(tǒng)穩(wěn)定性得到改善。

四、設計小結

這個設計是應用了matlab中新的功能，是輔助設計閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡的仿真軟件Rltool，可以用來進行根軌跡校正的一個軟件，在使用的過程中遇到了很多問題，參照著課本，一步一步的進行探索，遇到課本上解決不了的，就向同學和老師詢問，或者在網(wǎng)上搜些資料以幫助自己理解一些概念，從而更快的理解課程設計需要做的東西，該如何按照老師的要求做出來，其中需要試一些符合要求的零極點，試了很多次。還要到最后進行simulink的仿真，并且編寫了程序，以驗證所設計的是不是符合要求。

通過這次課程設計，我學到了很多東西，通過編寫程序，用到了以前學過的知識，對以前所學知識進行了鞏固，覺得非常好，把以前學過的東西又重新?lián)炱饋?，繼續(xù)用，也為自己的后續(xù)的學習之路鋪下基礎，比如說后面的畢業(yè)設計可能就會用到matlab。我也感受到了matlab強大的功能，對這個軟件產(chǎn)生了極大的興趣，非常實用和好玩。這次課程設計真的學到了很多很多，深受啟發(fā)，讓我對以后的學習充滿了信心，老師也很敬業(yè)，對我們學生很負責任，耐心教導。

第二篇：《控制系統(tǒng)仿真與CAD》學習的感想

《控制系統(tǒng)仿真與CAD》學習的感想

學習了《控制系統(tǒng)仿真與CAD》這門課程。在這一過程中我學了很多東西，最直接的就是將控制理論和MATLAB軟件聯(lián)系起來，用計算機來仿真在《自動控制原理》中所學的內(nèi)容，即利用MATLAB軟件來對自動控制系統(tǒng)進行仿真，以驗證所學的知識并且得到比較直觀的結論。

控制系統(tǒng)是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)意味著通過它可以按照所希望的方式保持和改變機器、機構或其他設備內(nèi)任何感興趣或可變化的量?？刂葡到y(tǒng)同時是為了使被控制對象達到預定的理想狀態(tài)而實施的?？刂葡到y(tǒng)仿真是建立在控制系統(tǒng)模型基礎之上的控制系統(tǒng)動態(tài)過程試驗，目的是通過試驗進行系統(tǒng)方案論證，選擇系統(tǒng)結構和參數(shù)，驗證系統(tǒng)的性能指標等。

MATLAB不僅僅是一門編程語言，還是一個集成的軟件平臺，它包含以下幾個主要部分：MATLAB語言、集成工作環(huán)境、MATLAB圖形系統(tǒng)、數(shù)學函數(shù)庫、交互式仿真環(huán)境Simulink、編譯器、應用程序接口API、工具箱、Notebook工具。而在控制系統(tǒng)CAD中我們較多的是使用MATLAB數(shù)學函數(shù)庫中的函數(shù)來對控制系統(tǒng)進行仿真與處理。另外，也利用MATLAB交互式仿真環(huán)境Simulink來構建系統(tǒng)的結構框圖，這樣更直接的應用于不知道系統(tǒng)傳遞函數(shù)的情況下來得到系統(tǒng)的仿真結果，從而省去了計算傳遞函數(shù)的復雜計算。

MATLAB它具有豐富的可用于控制系統(tǒng)分析和設計的函數(shù)，MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱提供對線性系統(tǒng)分析、設計和建模的各種算法；MATLAB的仿真工具箱(Simulink)提供了交互式操作的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。通過在傳遞函數(shù)的建立、繪制響應的曲線等方面談了我學習的經(jīng)歷，以及整個對控制系統(tǒng)仿真的整體過程。

在學習過程中還有利用Simulink工具箱繪出系統(tǒng)的結構框圖，再調(diào)用這個框圖來產(chǎn)生出傳遞函數(shù)再進行仿真計算。這樣的話可以更方便的對控制系統(tǒng)進行仿真與設計，而不用去通過復雜的方式去求去傳遞函數(shù)，然后再去計算響應，繪制響應曲線。MATLAB軟件的強大的功能和優(yōu)點以及MATLAB語言的特點，在控制系統(tǒng)仿真中帶來了很大幫助，在實際中經(jīng)常將控制系統(tǒng)的數(shù)學模型用零點、極點和增益來描述，在對于單神經(jīng)元自適應PID控制，通過仿真定性的分析了單神經(jīng)元PID控制中比例學習率、積分學習率、微分學習率和增益K等參數(shù)在控制中所起到的作用得出：

（1）在積分學習率、微分學習率不變的情況下，比例系數(shù)學習率越大則超調(diào)量越小，但是響應速度也會越慢；

（2）在比例學習率、微分學習率不變的情況下，積分系數(shù)學習率越大則響應會越快，但是超調(diào)量也會越大；

（3）在比例學習率、積分學習率不變的情況下，微分學習率對單神經(jīng)元PID控制器的控制效果影響不大；

（4）K是系統(tǒng)最敏感的參數(shù)，K值增大、減小相當于P、I、D三項同時增加、減小，同時K 值過大會使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，導致系統(tǒng)發(fā)散，所以對于K值應合理選擇。

通過本次學習，學習了薛教授的控制系統(tǒng)仿真課程，結合自己在教學工作中總結的經(jīng)驗教訓，使我更進一步加深了怎樣分析問題和解決問題，加強了對已學過知識的理解，增強了實際應用能力，同時也開闊了視野，使我對《控制系統(tǒng)仿真與CAD》有了新的理解。

首先，基于MATLAB仿真環(huán)境平臺，盡量將控制系統(tǒng)理論的學習與實際應用結合在一起，用控制系統(tǒng)設計和試驗結果為依據(jù)，加深學生對理論知識的形象理解，為學生提供了一種重要的數(shù)學建模的輔助工具。本課程具有很強的實踐性，實踐是一個必要的環(huán)節(jié)，學習該課程主要是為了將其應用于控制系統(tǒng)的分析與設計，因此培養(yǎng)學生的實踐能力極為重要。

其次，要給學生具體的任務，同時注意知識點與實際模型的結合，讓學生在完成任務和解決實際問題的過程中學習，增加學生的學習興趣，提高學習效果。首先，教師講課的水平必須提高，講課方式必須有激情，才能保證學生得以繼續(xù)學習提供最基本的學習興趣；其次，在任何一門課開始之前，必須跟學生闡述此門課程與實際生活的相關性，并列舉一二三實例最好加以演示，這樣可大大提高學生學習此門課程的興趣；然后，充分利用課程內(nèi)實驗環(huán)節(jié)，多設計幾個與實際例子息息相關的課題，讓學生獨立或者分組去完成；最后，實時鼓勵學生，給學生信心。

第三，重視發(fā)展學生的智力，主要包括觀察能力，實驗操作能力、思維能力、想象能力和記憶能力等．教學的根本任務是教會學生如何學習．只會傳播真理的還不能算好教師，只有在傳播真理的同時，又能傳播發(fā)現(xiàn)真理方法的才是好教師。學習過程中，不僅要看到前人的科學結論，對于后人創(chuàng)造發(fā)展所起的巨大作用，而且還要看到前人在成功和失敗中，曾經(jīng)使用過的一些科學方法，他們對科學真理的執(zhí)著追求的信念和百折不撓的堅強意志，對人類社會的發(fā)展所起的巨大影響。

最后，MALAB是一個作為仿真實驗所用的強大軟件，只有通過實驗或仿真，才證明理論或方法的正確性和有效性。通過實驗、仿真，提高學生對研究的興趣，從而反過來激發(fā)學生對理論研究的熱情，讓學生通過MATLAB仿真徹底理解和掌握這些結論。

雖然學習結束了，但對控制系統(tǒng)的仿真仍要伴隨在我以后的學習和工作中。今后，對控制系統(tǒng)的仿真與設計也將有更加實際的內(nèi)容，繼續(xù)學習，不斷深入，努力將MATLA這個軟件更好的應用于對控制系統(tǒng)的仿真和設計上。

第三篇：CAD課程設計報告

學院：水資源與環(huán)境工程學院

班級：水文與水資源工程一班

姓名：高陶

學號： 東華理工大學

AutoCAD課程設計報告

1020310113

2012 年 06 月 16 日

一、課程設計內(nèi)容：

扳手、三視圖、虎鉗底座俯視圖

二、課程設計的要求：

1、添加所需要的圖層，選擇A3圖紙，畫好表格

2、按照規(guī)定的時間完成，過期未交將以不及格處理

3、按照所給圖示繪制圖形，要求圖形美觀整潔

4、按照所給圖示標注圖形文件

三、課程設計目的：

1.更加熟練的運用之前學到的CAD中的各種指令。2.為以后在各方面得到廣泛的應用打下一定的基礎。3.學到更多的制圖方法和操作技巧。

四、設計實現(xiàn)思路：

1、首先將繪圖界限設成A3紙，設置不同圖層

2、繪制扳手、三視圖、虎鉗底座。標注尺寸，完成平面圖。

五、心得體會

開始學習CAD之前，我以為這是一門很復雜的科目，心里有過小小掙扎和害怕。所幸遇到的老師是一位風趣幽默的老師，我深深的喜歡上了CAD，特別是當你看著自己手上畫出的一個又一個美麗的圖形之后，那種滿足和自豪是難以言喻的。

通過這次課程設計，讓我進一步熟悉了CAD的基本操作,在繪圖前必須要進行以下基本的操作, 進行各方面的設置是非常必要的，只有各項設置合理了，才為我們接下來的繪圖工作打下良好的基礎，才有可能使接下來“清晰”、“準確”、“高效”。如圖形界限的設置采用的是A3圖幅，在圖層設置的過程中，需要按圖上要求設置，圖層的設置應遵循在夠用的基礎上越少越好。此外還

有顏色、線型、線寬等等設置都隨層，這樣會簡單很多，但都需按照要求進行。

原來也從來沒有畫過建筑圖，開始一看圖覺得很難，后來畫起來覺得沒有想象中的難，所以這讓我學到了不要只觀其表，只要你愿意跨出第一步，以后也就容易多了。在標注應用方面也更加熟練了，在不斷的練習下，能夠快速的完成老師布置的任務。沒接觸AutoCAD的時候，什么都不會，通過一天的學習和訓練，現(xiàn)在基本能夠運完成一些二維圖形，對我的基本操作技能是提高了不少，讓我受益匪淺。

繪制這些圖的時候，首先應該在畫之前看好整體的布局，知道了這些圖的基本格式，然后心里知道大致應該如何著手，然后按照要求一步步的畫好。畢竟剛接觸CAD，所以必須在課后的時候加強練習，才能在考試中盡快的完成老師的要求。這些圖形雖然只是一些較簡單的二維圖形，但是還是要求我們仔細認真的完成，否則很容易出現(xiàn)小錯誤，這對以后我們完成其它的事情也是有幫助的，至少我們懂得了細心。

六、CAD感想

通過這一天的學習，使我對CAD有了進一步的了解。CAD不但用處很大，我們可以用它作出各種我們想要畫的圖來，簡單易學，把那些基本的套路把握熟悉了以后，畫圖的過程就得心應手了，不管是在設置還是在標注上，都有了很大的提高。

不管以后畫什么圖，首先應該掌握的就是基礎，而且各科學科是相通的，就像CAD和《工程制圖》一樣，兩者有著緊密的聯(lián)系。學習這玩意，不能打馬虎眼，操之過急必能會導致不同程度的錯誤。循序漸進的學習是最好的。

圖層就像是透明的覆蓋圖，運用它可以很好地組織不同類型的圖形信息。嚴格做到層次分明，規(guī)范作圖。

粗細要清楚。使用線寬，可以用粗線和細線清楚地展現(xiàn)出部件的截面，標高的深度，尺寸線以及不同的對象厚度。作為學員，一定要通過圖層指定線寬，顯示線寬。提高自己的圖紙質(zhì)量和表達水平。

不依規(guī)矩，不成方圓。在任何時候一幅工程圖中，工程標注是不可少的重要部分，在某些情況下，工程標注甚至比圖形更重要。沒有標注圖紙就相當一張廢紙，拿到任何一個廠家，都不可能生產(chǎn)出所需要的部件。

雖然這次CAD在短短的一天時間內(nèi)就結束了，可是卻是我大學以來最感興趣的一門學科。既然學校給開了這一門課程，雖然這對我們以后的工作或者生活是有用的。我們常說學以致用，CAD的學以致用就是把它聯(lián)系到實際的工程設計中，當然，這需要我們自己繼續(xù)努力！

第四篇：Cad課程設計報告

Cad課程設計報告

經(jīng)歷了幾周的課程設計，大家的身心都得到了很大的發(fā)展和成長，:學生CAD課程設計心得(一)。在技術方面，同學們在每天的練習繪圖過程中，切身體會到了CAD操作的精髓所在，我們這樣的課程設計，正是學習中將理論應用于實踐，再進一步在實踐中檢驗理論并發(fā)現(xiàn)新的問題的階段。以前總認為CAD的操作和作用僅僅局限于書本上所教授的內(nèi)容，但是這次親身體驗了之后，才發(fā)現(xiàn)CAD在實際的操作上有很多很多書本上學不到的細節(jié)問題和小技巧，在實際的操作過程中，同學們不斷遇到新的問題，進而不斷解決新的問題，大家一起討論，共同進步。自主學習真是一個快樂的過程，在這一方面，我感覺非常的高興。

通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關繪圖方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。

過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！

課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。

我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。

回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。

實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。

此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。土木一班 諶勁松 學號：63

第五篇：MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實驗報告

《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真》

實驗報告

2013-2014學年 第 1 學期

專業(yè)： 班級： 學號： 姓名：

實驗三 MATLAB圖形系統(tǒng)一、實驗目的：

1.掌握繪制二維圖形的常用函數(shù)。2.掌握繪制三維圖形的常用函數(shù)。3.熟悉利用圖形對象進行繪圖操作的方法。4.掌握繪制圖形的輔助操作。

二、實驗原理：

1，二維數(shù)據(jù)曲線圖

（1）繪制單根二維曲線 plot(x,y);（2）繪制多根二維曲線 plot(x,y)當x是向量，y是有一維與x同維的矩陣時，則繪制多根不同顏色的曲線。當x，y是同維矩陣時，則以x，y對應列元素為橫、縱坐標分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。（3）含有多個輸入?yún)?shù)的plot函數(shù) plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)（4）具有兩個縱坐標標度的圖形 plotyy(x1,y1,x2,y2)2,圖形標注與坐標控制 1）title(圖形名稱)； 2）xlabel（x軸說明）3）ylabel（y軸說明）4）text（x，y圖形說明）5）legend（圖例1，圖例2，…）

6）axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）3, 圖形窗口的分割 subplot（m,n,p）4,三維曲線

plot3（x1,y1,z1,選項1，x2,y2，選項2，…,xn,yn,zn,選項n）5，三維曲面

mesh(x,y,z,c)與surf(x,y,z,c)。一般情況下，x，y，z是維數(shù)相同的矩陣。X，y是網(wǎng)格坐標矩陣，z是網(wǎng)格點上的高度矩陣，c用于指定在不同高度下的顏色范圍。6，圖像處理

1）imread和imwrite函數(shù) 這兩個函數(shù)分別用于將圖象文件讀入matlab工作空間，以及將圖象數(shù)據(jù)和色圖數(shù)據(jù)一起寫入一定格式的圖象文件。

2）image和imagesc函數(shù) 這兩個函數(shù)用于圖象顯示。為了保證圖象的顯示效果，一般還應使用colormap函數(shù)設置圖象色圖。

三、實驗儀器和設備：

計算機一臺（帶有MATLAB6.5以上的軟件環(huán)境）。

四、預習要求：

1．復習二維與三維圖形的繪圖函數(shù)。2．復習圖形輔助操作。

五、實驗內(nèi)容及步驟：

1，設y?[0.5?3sinx]cosx，在x＝0～2π區(qū)間取101點，繪制函數(shù)曲線。21?x

2，已知y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成下列操作：

（1）在同一坐標系下用不同的顏色和線型繪制三條曲線；

（2）分別用條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖繪制三條曲線。

3，已知

?x??,?x?02?e y???1In(x?1?x2),x?0??2在－5<=x<=5區(qū)間繪制函數(shù)曲線。

4，繪制函數(shù)的曲面圖和等高線

z?cosxcosye?x2?y24

其中x的21個值均勻分布在[-5,5]范圍，y的31個值均勻分布在[0,10]，要求使用subplot（2，1，1）和subplot（2，1，2）將產(chǎn)生的曲面圖和登高圖畫在同一個窗口上。

5.畫出函數(shù)

z?x2?y2?sin(xy)的曲面及等高線圖。

x2y2?1繪制平面曲線，并分析參數(shù)a對其形狀的影響。6.根據(jù)2?a25?a2

四、心得體會：

通過這次實驗我能熟練掌握二維和三維圖以及其他特殊圖形的制作，弄清楚了基本的圖形操作規(guī)則，大大加深了我對matlab的興趣。

實驗二 MATLAB程序設計

一、實驗目的

1.掌握利用if語句實現(xiàn)選擇結構的方法。

2.掌握利用switch語句實現(xiàn)多分支選擇結構的方法。3.掌握利用for語句實現(xiàn)循環(huán)結構的方法。4.掌握利用while語句實現(xiàn)循環(huán)結構的方法。

二、實驗設備及條件

計算機一臺（帶有MATLAB6.5以上的軟件環(huán)境）。

三、實驗內(nèi)容

1.編寫求解方程ax2?bx?c?0的根的函數(shù)（這個方程不一定為一元二次方程，因a、b、c的不同取值而定），這里應根據(jù)a、b、c的不同取值分別處理，有輸入?yún)?shù)提示，當a?0,b?0,c~?0時應提示“為恒不等式!”。并輸入幾組典型值加以檢驗。

clear,clc a=input('請輸入一個數(shù)a=');b=input('請輸入一個數(shù)b=');c=input('請輸入一個數(shù)c=');m=b^2-4*a*c;if a==0

if b==0

'為恒不等式'

end end

m=b^2-4*a*c;if m>0

x1=(-b+sqrt(m))/(2*a)

x2=(-b-sqrt(m))/(2*a)elseif m==0

x=(-b)/(2*a)else

'不存在正實根' end

2.輸入一個百分制成績，要求輸出成績等級A+、A、B、C、D、E。其中100分為A+，90分～99分為A，80分～89分為B，70分～79分為C，60分～69分為D，60分以下為E。

要求：（1）用switch語句實現(xiàn)。

（2）輸入百分制成績后要判斷該成績的合理性，對不合理的成績應輸出出錯信息。

clear,clc for k=1:10

a(k)={89+k};b(k)={79+k};

c(k)={69+k};d(k)={59+k};end A=cell(3,6);A(1,:)={'a','b','c','d','e','f'};A(2,:)={85,76,95,100,40,65};for k=1:6

switch A{2,k}

case 100

r='A+';

case a

r='A';

case b

r='B';

case c

r='C';

case d

r='D';

otherwise

r='E';

end

A(3,k)={r};end A A =

'a'

'b'

'c'

[85]

[76]

[95]

'B'

'C'

'A'

'd'

'e'

[100]

[40]

'A+'

'E'

'f' [65] 'D'

3.利用for循環(huán)語句編寫計算n!的函數(shù)程序，取n分別為-89、0、3、5、10驗證其正確性(輸入n為負數(shù)時輸出出錯信息)。

clear,clc n=input('請輸入一個正數(shù)n=');if n<0

'輸入錯誤' elseif n==0

'n!=0' elseif n==1

'n!=1' else

y=1;

for i=1:1:n

y=y*i;

i=i+1;

end

y end 請輸入一個正數(shù)n=-89

ans =輸入錯誤 請輸入一個正數(shù)n=0

ans =n!=0 請輸入一個正數(shù)n=1

ans =n!=1 請輸入一個正數(shù)n=3

y =6 請輸入一個正數(shù)n=10

y =3628800

四、實驗心得體會：

通過本次實驗課，我能熟練運用for循環(huán)語句，switch條件語句以及if條件語句的新用法，和在C中的區(qū)別。盡管如此，但是在實驗中依然容易把for循環(huán)跟C語言中的for語句弄混，最后經(jīng)過不懈努力下，終于弄明白了兩者之間的差別，使我能更好的運用這些指令語句。