matlab课程设计任务书2022.docx

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1、matlab课程设计任务书2022 内蒙古科技大学课程设计任务书 课程名称 控制系统仿真 设计题目 汽车运动控制系统 指导教师 梁丽 时间 2022.11.032022.11.07 一、教学要求 1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法； 2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。 二、设计资料及参数 为了方便系统数学模型的建立和转换，我们设定该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，可将上图所示的汽

2、车运动控制系统简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： 汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 Ns/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 设计要求该汽车运动控制系统的性能指标为： 上升时间：5s ； 最大超调量：10； 稳态误差：2。 三、设计要求及成果 1、分析系统，得到系统的数学模型； 2、求取系统的动态响应曲线； 3、设计PID 控制器； 4、求取满足设计要求的PID 参数，并分析结果； 4、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），写清楚模糊控制器的设计过程，给出设计的模型图和仿真曲线图。

3、 u bv m v v ? ?=+v y u bv v m 四、进度安排 1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天） 2、Matlab/Simulink建模（一天） 3、控制系统设计与优化（两天） 4、编写课程设计说明书（一天） 五、评分标准 1）工作态度（占10%）； 2）基本技能的掌握程度（占20%）； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)； 4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。 分为优、良、中、合格、不合格五个等级。 六、建议参考资料 1、李国勇.控制系统数字仿真与CADM，北京：电子工业出版社，2022，9 2、王丹力，MATLAB控制系统设计仿真应用M，北京：

4、中国电力出版社，2022，9 3、薛定宇.控制系统计算机辅助设计MATLAB语言及应用M.北京：清华大学出版社，1996 4、闻新、周露、李东江等.MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用M.北京：科学出版社，2022 5、易继锴.智能控制技术M.北京：北京工业大学出版社，2022，4 课程名称控制系统仿真 设计题目基于模糊控制器的自动着舰控制系统 指导教师梁丽 时 间 2022.11.032022.11.07 一、教学要求 1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法； 2、学会使用Matlab/Simulink建模和仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定

5、和优化的方法。 二、设计资料及参数 被控对象选取舰载机F/A-18A下滑着舰阶段的高度控制，具体参数见参考资料2的P271。 三、设计要求及成果 1、充分理解设计内容，并独立完成实验和综合设计报告。 2、分析系统，得到系统的数学模型； 3、设计模糊控制器； 4、比较PID控制器与模糊控制器的优缺点，并分析结果； 5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），写清楚模糊控制器的设计过程，给出设计的模型图和仿真曲线图。 四、进度安排 1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天） 2、Matlab/Simulink建模（一天） 3、控制系统设计与优化（两

6、天） 4、编写课程设计说明书（一天） 五、评分标准 1）工作态度（占10%）； 2）基本技能的掌握程度（占20%）； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)； 4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。 分为优、良、中、合格、不合格五个等级。 六、建议参考资料 1、李国勇.控制系统数字仿真与CADM，北京：电子工业出版社，2022，9 2、王丹力，MATLAB控制系统设计仿真应用M，北京：中国电力出版社，2022，9 3、薛定宇.控制系统计算机辅助设计MATLAB语言及应用M.北京：清华大学出版社，1996 4、闻新、周露、李东江等.MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用M.北京：科学出版社

7、，2022 5、易继锴.智能控制技术M.北京：北京工业大学出版社，2022，4 课程名称控制系统仿真 设计题目直流脉宽调速系统仿真研究 指导教师梁丽时间2022.11.032022.11.07 一、教学要求 1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法； 2、学会使用Matlab/Simulink建模和仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。 二、设计资料及参数 为了对调速系统进行稳定性和动态品质等动态分析，必须首先建立系统的微分方程式，即描述系统动态物理规律的数学模型额定励磁下他励直流电动机等效电路如上图所示在设计时，功率驱动器为线性放大器，

8、放大倍数取5o，直流电动机参数为：R=0512，L=0015， Ue=220V，Ie=53A，ne=1460map， Ce=0132，GD2=2245 N ，测速发电机的放大倍数Kd=51460(Vrmp)，控制器为PID调节器 调速系统采用直流脉宽调速系统，它的主电路是采用电力电子器件构成的脉宽调制式放大器也称为脉宽调制变换器，即PWM变换器因为PWM调速是通过调整电力晶体管的开通与关断时间来对电机进行调速的，所以有以下公式：Ud=Ton*U/T ，Ton为晶体管饱和导通时间，T为一个开关周期的时间，通过调节Ton的大小就可以调节平均电压，也就可以改变电机的两端电压进行调速晶体管需要一个控制

9、方波进行控制，这个方波由脉宽调制器产生,它是由一个运算放大器和二个输入信号组成的电压比较器其中运算放大器必需工作在开环状态稍有一点输入就可以使运算放大器饱和，以便把连续的电压变成脉冲压Simulink中由于没有电压比较器,所以用些非线性函数来模拟其的产生。 三、设计要求及成果 1、分析系统，得到系统的数学模型并利用matlab/simulink工具箱封装电机模型； 2、设计脉宽调制器并封装； 3、设计PID控制器，调节P、I、D三个参数要求稳态指标：转速无静差；动态指标：电 流超调量 i 5；空载起动到额定转速的转速超调量 n 10； 4、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过

10、程及结果分析几部分），要求给出设计的模型图和仿真曲线图。 四、进度安排 1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天） 2、Matlab/Simulink建模（两天） 3、控制系统设计与优化（一天） 4、编写课程设计说明书（一天） 五、评分标准 1）工作态度（占10%）； 2）基本技能的掌握程度（占20%）； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)； 4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。 分为优、良、中、合格、不合格五个等级。 六、建议参考资料 1、李国勇，控制系统数字仿真与CADM，北京：电子工业出版社，2022，9 2、薛定宇，控制系统仿真与计算机辅助设计M，北京：机械工

11、业出版社，2022，1 3、陈伯时.电力拖动自动控制系统M.北京：机械工业出版社，1992 内蒙古科技大学课程设计任务书 课程名称 控制系统仿真 设计题目 地温空调控制系统仿真 指导教师 梁丽 时间 2022.11.032022.11.07 一、教学要求 1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法； 2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。 二、设计资料及参数 1、对于地温空调系统, 单个压缩机的模型是高于二阶的非线性模型 8- 11 , 而实际地温空调系统的动态过程是一个具有较大滞后量的一阶

12、惯性过程, 因此, 热泵机组的模型可近 似为 1)(+ -Ts Ke s G Ls 式中: K 为过程的增益, L 为温度变化的滞后时间, T 是热泵机组的惯性时间常数. 它们 的数值由水源热泵机组各部分参数及实际的工程环境来决定. 在通常条件下, 系统的滞后时间L 是一个常值, 大约是几十秒; 系统惯性时间常数T 的变化范围在40 250 s. 当系 统的惯性时间常数T =360s, K = 0.5, L = 36时, 热泵机组的模型为 13605.0)(36+ -s e s G s 三、设计要求及成果 1、熟悉系统设计背景； 2、将数学模型转变为仿真模型，并用Matlab/Simulink

13、 实现求其动态响应； 3、设计合理的控制器（控制算法）控制系统温度，使其尽量满足稳、准、快的要求； 4、针对大滞后系统，可以用Simulink 搭建带有Smith 预估器的PID 控制器，将该模块嵌入到控制系统中直接控制。并与第三步设计的控制器的控制效果进行比较； 5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），要求给出设计的模型图和仿真曲线图。 四、进度安排 1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天） 2、Matlab/Simulink 建模（一天） 3、控制系统设计与优化（两天） 4、编写课程设计说明书（一天） 五、评分标准 1）工作态度（占1

14、0%）； 2）基本技能的掌握程度（占20%）； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)； 4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。 分为优、良、中、合格、不合格五个等级。 六、建议参考资料 1、李国勇.控制系统数字仿真与CADM，北京：电子工业出版社，2022，9 2、薛定宇.控制系统计算机辅助设计MATLAB语言及应用M.北京：清华大学出版社，1996 3、闻新、周露、李东江等.MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用M.北京：科学出版社，2022 4、易继锴.智能控制技术M.北京：北京工业大学出版社，2022，4 内蒙古科技大学课程设计任务书 课程名称 控制系统仿真 设计题目 双容水箱液

15、位控制系统仿真 指导教师 梁丽 时间 2022.11.032022.11.07 一、教学要求 1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法； 2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。 二、设计资料及参数 1、双容水箱逻辑结构上图所示。 水流入量Qi 由调节阀u （FV101）控制，流出量Qo 则由用户通过负载阀R 来改变，被调量为下水箱水位h ，分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。 2、对某种型号的水箱，在某一平衡点附近，建立其线性化模型，其中各参数分别为：T1=80s ，T2=80s ，K1

16、=KuR1=1，K2=R2/R1=1，s s 22,81= 。 三、设计要求及成果 1、分析系统，根据物料平衡原理（即液位平衡状态下，流出量必然等于流入量）和给出的参数推导系统的数学模型； 2、将数学模型转变为仿真模型，并用Matlab/Simulink 实现求其动态响应； 3、设计合理的控制器（控制算法）控制下水箱液位，使其尽量满足稳、准、快的要求； 4、针对大滞后系统，可以用Simulink 搭建带有Smith 预估器的PID 控制器，将该模块嵌入到控制系统中直接控制。并与第三步设计的控制器的控制效果进行比较； 5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分）

17、，要 定值 Q i LT 104 记录 Q o h 双容水箱结构图 FV101 求给出设计的模型图和仿真曲线图。 四、进度安排 1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天） 2、Matlab/Simulink建模（一天） 3、控制系统设计与优化（两天） 4、编写课程设计说明书（一天） 五、评分标准 1）工作态度（占10%）； 2）基本技能的掌握程度（占20%）； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)； 4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。 分为优、良、中、合格、不合格五个等级。 六、建议参考资料 1、李国勇，控制系统数字仿真与CADM，北京：电子工业出版社，2022，9

18、2、王丹力，MATLAB控制系统设计仿真应用M，北京：中国电力出版社，2022，9 2、薛定宇，控制系统仿真与计算机辅助设计M，北京：机械工业出版社，2022，1 3、金以慧，过程控制M，北京：清华大学出版社，2022，6 内蒙古科技大学课程设计任务书 课程名称 控制系统仿真 设计题目 锅炉汽包水位控制系统 指导教师 梁丽 时间 2022.11.032022.11.07 一、教学要求 1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法； 2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法； 3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。 二、设计资料及参数 参

19、数： 仿真模型采用蒸发量为670t/ h 的锅炉汽包对象， 给水流量W 与水位L 的传递函数为 ) 15.8(0529 .0)()(+=s s s W s L ； 蒸汽流量D 与水位L 的传递函数为s s s D s L 0747 .0)17.6(613.2)()(2- +=； 执行器传递函数为1 3895.05 .4)(+= s s G ； 给水流量变送器传递函数为13.005 .0)(+=s s G W ； 汽包水位变送器传递函数为136.005 .1)(+=s s G l ； 动态前馈补偿器传递函数为1 36.005 .0)(+=s s D f ； 给定水位为0.3米。 给定水位 蒸汽流

20、量 - 调节器 调节器 执行器 锅炉 给水流量变送器 汽包水位变送器 动态前馈 补偿器 变送器 - 水位 三、设计要求及成果 1、分析系统，得到系统的数学模型； 2、查找相关资料，充分理解锅炉的汽包水位控制； 3、根据给出的系统，设计合理的调节器； 4、利用MATLAB/SIMULINK工具箱对此控制系统进行仿真； 5、给出最佳控制效果曲线和参数； 6、比较不同调节器的控制效果； 7、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），写清楚模糊控制器的设计过程，给出设计的模型图和仿真曲线图。 四、进度安排 1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天） 2、

21、Matlab/Simulink建模（一天） 3、控制系统设计与优化（两天） 4、编写课程设计说明书（一天） 五、评分标准 1）工作态度（占10%）； 2）基本技能的掌握程度（占20%）； 3）方案的设计是否可行和优化(40%)； 4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。 分为优、良、中、合格、不合格五个等级。 六、建议参考资料 1、李国勇.控制系统数字仿真与CADM，北京：电子工业出版社，2022，9 2、王丹力，MATLAB控制系统设计仿真应用M，北京：中国电力出版社，2022，9 3、薛定宇.控制系统计算机辅助设计MATLAB语言及应用M.北京：清华大学出版社，1996 4、闻新、周露、李东江等.MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用M.北京：科学出版社，2022 5、易继锴.智能控制技术M.北京：北京工业大学出版社，2022，4