1. 研究目的与意义(文献综述)
《控制工程基础》是一门理论性极强、涉及知识面广、应用范围广的课程。而在许多实际工程问题的解决上,都可以利用机械控制理论进行分析。但是控制工程基础内容比较抽象、难度大,在学习的过程中需要有一定的拓展和实践来理解抽象的控制理论。实践性教学环节是该课程教学的重要环节,但在实验中由于受硬件设备条件的限制,经常会使实验值与理论值不相吻合,往往达不到预期的实验效果。随着科学技术和工业生产的迅速发展,用机械工程控制论分析和解决工程实际问题显得日益重要,因此优化控制工程基础的教学也十分必要。
控制系统计算机辅助分析与设计的早起应用在jones和melsa于1970年出版的专著中已有反映,该书给出的大量fortran源程序,可以直接应用于控制系统的分析与设计,这也被认为是第一代控制系统计算机辅助分析与设计软件。而matlab语言则是第二代的系统分析与设计软件中的典型代表,由于matlab软件的专用性,故其集成度和编程效率大大高于c这类语言,从而得到广大使用者的青睐[4]。 matlab由 mathworks 公司于 1984 年推出,集数值计算、 矩阵运算、 数据分析、 动态仿真、 信号处理、 图形处理与显示于一体,而且matlab编程语言简单且内涵丰富,编程使用方便,函数库可任意扩充,并具有强大的计算和绘图功能,因此被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计[7]。除此之外matlab还具有大量的配套工具箱,例如对于控制系统来说,就有控制系统工具箱、系统辨识工具箱以及模糊控制工具箱等。而这些工具箱的设计者都是相应领域的著名专家,这便使得matlab语言目前已经成为控制界国际上最流行的软件[4]。
在罗成汉的《基于matlab的控制系统进行计算机辅助分析》中,就有提及到用动态仿真工具箱simulink建模,利用lti viewer进行控制系统的辅助分析的方法,能实现从系统建模到系统的分析和仿真,实现全过程可视化操作。而在苏海海的《基于matlab的模糊自适应控制系统研究》中,则有描述对模糊自适应pid控制系统的仿真,非常直观地反映出系统的各项特征。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
随着科学技术和工业生产的迅速发展,用机械工程控制论分析和解决工程实际问题显得日益重要。本课题将在了解matlab软件在《控制工程基础》中的应用概况的基础上,利用matlab软件对典型控制系统进行系统分析与设计,主要包括利用matlab构建经典系统的数学模型,并实现控制系统的时间响应分析、频率特性分析、稳定性分析以及利用matlab分析设计系统校正。
2.2课题目标
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,完成开题报告。
第4-5周:熟悉经典控制的相关理论。
第6-8周:学习并掌握matlab仿软件。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 杨叔子,杨克冲,吴波,等. 机械控制工程基础[m]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2011.[2] ogata k. modern control engineering[m]. prentice hall, 2011.
[3] 王蕊. matlab在《机械控制工程基础》教学中的应用[j]. 机电产品开发与创新, 2011, 24(4): 179-180.
[4] 赵广元. matlab与控制系统仿真实践[m]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2012.
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