基于MATLAB的非线性系统研究与设计.docx

摘要：现如今，自动控制技术已经被广泛于各种产业部门，比如：制造业、农业、交通业、航空航天业等等。大幅度地提高了人们的生产水平以及生产速率，节约了社会劳动时间；改善了劳动生产环境，提高了人们的生活水平同时也给人们的日常生活带来了便利。随着科技的大力发展，并且在控制技术需求的推波助澜下，控制理论日趋取得了显著的进步，在从线性系统近似到非线性系统的研究中获得了巨大的新成就。对于非线性的研究是具有非常重要的意义的,并是目前最为重要的研究方向，因为它是工程技术领域和自然界中最为普遍的现象，借助MATLAB固有的非线性模块,来着手研究非线性系统的控制。但是由于非线性系统相对线性系统来说比较复杂，所以研究起来的难度也大大增加了。本论文是以自动控制原理作为基础，对典型线性系统的PID控制器的控制原理、结构、性能、MATLAB仿真等进行着力研究。在对非线性系统进行分析的同时，为了对非线性控制系统的控制性能进行分析提出了一种MATLAB软件包中的Simulink模块分析方法。并且本文还研究了简单非线性切换系统的基于闭环模式的控制问题，进行了稳定性分析，并且还进行了数值仿真的操作。

关键词：自动控制原理；PID控制器；非线性系统；MATLAB仿真；数值仿真

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  前言-1

1.1 论文研究的意义-1

1.2 国内外的研究现状-1

1.3 研究的内容与研究的方法-2

1.3.1 研究的内容-2

1.3.2 研究的方法-2

第二章  自动控制系统及仿真概述-3

2.1 自动控制系统的概述-3

2.1.1 自动控制原理-3

2.1.2 自动控制基本的控制方式-3

2.1.3 自动控制系统的分类-3

2.2 过程控制系统的MATLAB计算及仿真-4

2.2.1 控制系统计算机仿真-4

2.2.2 控制系统的MATLAB计算与仿真-5

第三章  PID控制简介及仿真实例分析-7

3.1 PID控制简介-7

3.1.1 PID控制原理-7

3.1.2 PID控制的特点-8

3.2 仿真案例分析-8

3.2.1 未加入校正装置的系统单位阶跃响应曲线-9

3.2.2 比例校正装置设计-10

3.2.3 比例微分校正装置设计-11

3.2.4 比例-积分-微分校正装置设计-12

第四章  基于Simulink非线性控制系统分析-14

4.1 非线性系统的概述-14

4.2 非线性环节对系统结构的影响-14

4.2.1 不灵敏区特性-14

4.2.2 饱和特性-14

4.2.3 回环特性-15

4.2.4 继电特性-15

4.3 非线性系统仿真实例分析-16

第五章  非线性系统的数字验证-19

5.1 简单非线性系统基于闭环模式的控制-19

5.2 数值仿真-19

结束语-23

致  谢-24

参考文献-25