基于MATLAB的采样控制系统仿真软件开发开题报告.doc

中 北 大 学 毕业设计开题报告 学 生 姓 名： 张龙龙 学 号： 0805054132 学 院、系： 信息与通信工程学院电气工程系 专 业： 自动化 设 计 题 目： 基于MATLAB的采样控制 系统仿真软件开发 指导教师: 林都 2011 年 3 月 15 日  毕 业 设 计 开 题 报 告 1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 一．控制系统的古典理论与现代理论 20世纪50年代，经典控制理论形成体系。经典控制理论的数学基础是拉普拉斯变换，系统的基本数学模型是传递函数，主要的分析和综合方法有Bode图法、根轨迹法、劳斯(Routh)判据、奈奎斯特(Nquist)稳定判据、PID控制等[1]。经典控制系统理论虽然至今仍广泛应用在许多工程技术领域中，但也存在着明显的局限性，主要表现在：主要用于单输入单输出线性时不变系统而难以有效地处理多输入多输出系统；只采用外部描述方法讨论控制系统的输入输出关系，而难以揭示系统内部的特性；控制系统设计方法基本上是一种试凑法而不能提供最优控制的方法和手段等等[2]。 在20世纪50年代核反应堆控制研究、尤其是航天控制研究的推动下，控制理论在1960年前后开始了从经典阶段到现代阶段的过渡，其中的重要标志是卡尔曼(R.E.Kalman)系统地把状态空间法引入到系统与控制理论中。现代控制理论以状态空间模型为基础，研究系统内部的结构，提出可控性、可观测性概念及分析方法，也提出了一系列设计方法，如LQR(Linear Quadratic Regulator)和LQG(Linear Quadratic Gaussian)最优控制方法、Kalman滤波器方法、极点配置方法、基于状态观测器的反馈控制方法等[3,4]。现代控制理论克服了经典控制的许多局限性，它能够解决某些非线性和时变系统的控制问题，适用于多输入多输出反馈控制系统，可以实现最优控制规律[4,5]。此外，现代控制理论不仅能够研究确定性的系统，而且可以研究随机的过程，即包含了随机控制系统的分析和设计方法。 二．控制系统理论的基本内容 控制理论是一门发展极为迅速的学科。在近一个世纪的发展过程中，其“经典控制理论”与“现代控制理论”的体系己基本完善，近三十年来的“先进控制理论”，如“大系统理论”、各类“智能控制”等，亦取得了蓬勃的发展和可喜的进展[6,7]。今天的控制理论及其应用技术己不再仅是自动化学科的重要基础，而已成为机电工程、航空航天等现代工程技术中不可缺少的一部分，并在经济学、生物学、医学等领域中获得越来越广泛的应用。伴随着控制理论向深度和广度发展的是大量控制方法和设计算法的产生，而现代计算机及计算技术的发展则使得这些设计过程可通过CAD程序来实现[8]。这样一种发展不仅使设计者解脱了繁琐的甚至是人工无法实现的手工计算困境，而且使一般设计人员(特别使非控制类专业人员)不必精通某些细小定理的复杂数学证明，或对一些实际中不易发生的特殊情况进行详尽的考察而应用各种控制理论进行控制系统的设计，从而极大地增加了控制理论的实用价值和实际应用，同时也促进了控制理论的发展。 计算机辅助分析与设计在控制系统仿真中的发展现状 早在1973年，美国学者Melsa教授和Jones博士出版了一本专著，书中给出了一套控制系统计算机辅助分析与设计的程序，包括求系统的根轨迹、频域响应、时间响应、以及各种控制系统设计的子程序。这一时期出现的软件还有瑞典Lund工学院CACSD软件INTRAC、日本的古田胜久教授主持开发的DPACS-F软件、英国Manchester理工大学的控制系统计算机辅助设计软件包、英国剑桥大学推出的线性系统分析与设计软件CLADP等等。此外，在控制系统的计算机辅助分析与设计研究进展中还出现了一些专门的仿真语言，如比较流行的仿真语言有ACSL，CSMP，TSIM，ESL等。这种仿真语言要求用户依照它所提供的语句和大量的模型模块编写一个描述系统的程序，然后才可以对控制系统进行仿真。 我国较有影响的控制系统仿真与CAD成果是中科院系统科学研究所主持的国家自然科学基金重大科研项目开发的CADCSC软件和清华大学孙增沂、袁曾任教授的著作和程序等。1988年中科院沈阳自动化所马纪虎研究员主持开发的CSMP-C仿真语言，是国内有代表意义的仿真语言。 近十年来，随着MATLAB语言和Simulink仿真环境在控制系统研究与教学中日益广泛的应用，在系统仿真、自动控制等领域，国外很多高校在教学与研究中都MATLAB/Simulink语言作为首选的计算机工具，我国的科学工作者和教育工作者也逐渐意识到MATLAB语言的重要性，并且在很多高校的本科自动控制原理实