基于MATLABGUI的控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

SHANDONG畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于MATLAB GUI的控制原理虛擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)學(xué) 院： 電氣與電子工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 曹 雷 學(xué) 號(hào)： 0812104353 指導(dǎo)教師： 邢雪寧 2012 年 06 月2中 文 摘 要摘 要由于自動(dòng)控制原理課程理論性強(qiáng)、圖形曲線(xiàn)多，教師在教課過(guò)程中需要畫(huà)大量曲線(xiàn)并進(jìn)行精確的分析，這就給課程講授帶來(lái)了困難，同時(shí)也不便于學(xué)生直觀形象的理解相關(guān)的基本理論、基本概念和基本的分析方法。對(duì)此，本文提出了基于MATLAB GUI的虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以輔助該課程的教學(xué)，幫助教師更好地講解課程理論，同時(shí)幫助提高學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。本文給出了自動(dòng)控制原理中常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、有關(guān)的GUI面板設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)給定選定系統(tǒng)的參數(shù)即可得到相應(yīng)的曲線(xiàn)及數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步分析不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響。該方法人機(jī)界面友好，操作方便，圖像數(shù)據(jù)精確直觀，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中的不足，有助于提高自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的理解力。關(guān)鍵詞：MATLAB，GUI，自動(dòng)控制原理，虛擬試驗(yàn)臺(tái)VAbstractAbstractFor Automatic Control Theory course theoretical, many graphic curve, teachers need to draw a large number of curves and precise analysis, so this course will become difficulties, it is also hard for students to understanding basic theory, basic concepts basic methods of analysis. This paper presents a MATLAB GUI-based virtual laboratory bench to complement the teaching of the course, to help teachers explain the curriculum theory better, and enhance students understanding of the course. In this paper, listed common experiment in Automatic Control Theory, and given the GUI panel design and program design. Given the corresponding parameter can get curves and data in applications, to further analyze the influence of different parameters on the system. The method has a friendly interface, easy operation, precise and intuitive image data，make up for deficiencies in the traditional teaching，help to improve the quality of teaching and student understanding of Automatic Control Theory course.Keywords: MATLAB, GUI, Principles of Automatic Control, virtual laboratory bench目 錄目 錄摘 要IABSTRACTII目 錄III第一章 引 言11.1 課題的目的和意義11.2 MATLAB及GUI介紹1第二章 設(shè)計(jì)原理32.1 時(shí)域一階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理32.1.1 數(shù)學(xué)模型32.1.2 單位階躍響應(yīng)32.2時(shí)域二階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理42.2.1 數(shù)學(xué)模型42.2.2 單位階躍響應(yīng)42.2.3 暫態(tài)性能指標(biāo)62.3線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理72.3.1 用特征方程的根判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性72.3.2 繪制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性72.4 頻域系統(tǒng)分析虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理72.4.1 頻率特性72.4.2 頻率特性的表示方法72.5 校正系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理82.5.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)82.5.2 頻率法串聯(lián)超前校正92.5.3 頻率法串聯(lián)滯后校正102.5.4 PID校正112.6 離散系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理122.6.1 采樣保持器122.6.2 數(shù)學(xué)模型的建立132.7 非線(xiàn)性系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理132.7.1 具有回環(huán)的繼電器非線(xiàn)性系統(tǒng)132.7.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)在非線(xiàn)性系統(tǒng)中的應(yīng)用14第三章 程序方案設(shè)計(jì)153.1 程序總體設(shè)計(jì)153.2 基于MATLAB GUI的虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)153.3 程序總體設(shè)計(jì)16第四章 基于MATLAB GUI的虛擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)184.1 一階系統(tǒng)時(shí)域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)184.1.1 功能介紹184.1.2 界面設(shè)計(jì)184.1.3 主程序設(shè)計(jì)184.1.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果194.2 二階系統(tǒng)時(shí)域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)194.2.1 功能介紹194.2.2 界面設(shè)計(jì)194.2.3 主程序設(shè)計(jì)204.2.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果214.3 穩(wěn)定性分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)214.3.1 功能介紹214.3.2 設(shè)計(jì)步驟214.3.3 主程序設(shè)計(jì)224.3.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果234.4 根軌跡分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)234.4.1 功能介紹234.4.2 界面設(shè)計(jì)234.4.3 主程序設(shè)計(jì)244.4.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果244.5 頻域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)254.5.1 功能介紹254.5.2 界面設(shè)計(jì)254.5.3 主程序設(shè)計(jì)254.5.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果264.6 校正系統(tǒng)虛擬試驗(yàn)臺(tái)264.6.1 功能介紹264.6.2 界面設(shè)計(jì)274.6.3 主程序設(shè)計(jì)274.6.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果294.7 離散系統(tǒng)虛擬試驗(yàn)臺(tái)304.7.1 功能介紹304.7.2 界面介紹304.7.3 主程序設(shè)計(jì)304.7.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果314.8 非線(xiàn)性系統(tǒng)324.8.1 功能介紹324.8.2 界面設(shè)計(jì)324.8.3 主程序設(shè)計(jì)324.8.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果33第五章 用戶(hù)管理程序的設(shè)計(jì)345.1 登錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)345.2 系統(tǒng)界面34結(jié) 論35參考文獻(xiàn)36致 謝37第一章 引 言第一章 引 言隨著教育規(guī)模的不斷擴(kuò)大和高校教學(xué)課程的不斷更新，許多高校教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)了無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代教學(xué)需要的現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)將計(jì)算機(jī)運(yùn)用于現(xiàn)代教學(xué)中，提高了教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)課程的理解。本文所設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有人機(jī)界面友好，易于操作等特點(diǎn)。1.1 課題的目的和意義自動(dòng)控制原理課程是許多高校電氣自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)上占有十分重要的地位。該課程主要研究控制理論的基本概念、基本理論、基本分析方法和實(shí)際應(yīng)用。由于課程理論概念抽象，涉及煩瑣的數(shù)學(xué)理論和推導(dǎo)過(guò)程，在授課過(guò)程中，教師需在黑板上畫(huà)大量的曲線(xiàn)，當(dāng)分析的因素較多時(shí)，往往難以用有限的幾種顏色將他們分開(kāi)，而且曲線(xiàn)的準(zhǔn)確度也難以保證，因而影響學(xué)生的理解與接受能力，難以掌握基本問(wèn)題、思想和方法。因此利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中的繪圖及圖像分析，來(lái)提高教師的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生直觀的理解課程理論，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革。1.2 MATLAB及GUI介紹MATLAB是在20世紀(jì)80年代中期，由美國(guó)Mathworks公司推出的一款高性能數(shù)值計(jì)算軟件，主要用于算法開(kāi)發(fā)、科學(xué)計(jì)算以及交互式程序設(shè)計(jì)等。它在一個(gè)簡(jiǎn)單的視窗環(huán)境中進(jìn)行如數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計(jì)算、計(jì)算數(shù)據(jù)可視化以及非線(xiàn)性系統(tǒng)的建模仿真等工作，這就給出了一種新的處理方法，這種方法可以用于工程計(jì)算、科學(xué)分析，并可在科學(xué)領(lǐng)域里進(jìn)有效地?cái)?shù)值計(jì)算，在現(xiàn)如今的科學(xué)計(jì)算軟件里計(jì)算水平最高。它包含強(qiáng)大的控制系統(tǒng)軟件包，提供強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算和圖形圖像處理能力，能解決很多控制系統(tǒng)中需要的數(shù)值計(jì)算。如經(jīng)典控制理論中的傳遞函數(shù)、穩(wěn)態(tài)分析、對(duì)數(shù)幅相頻率特性等都可用MATLAB實(shí)現(xiàn)。圖形用戶(hù)界面（GUI）是在圖形界面下創(chuàng)建與用戶(hù)交互的控件元素，使用戶(hù)可以通過(guò)一定的方法（如鼠標(biāo)或鍵盤(pán)）選擇、操作這些交互控件實(shí)現(xiàn)特定的功能，并且可以返回結(jié)果數(shù)據(jù)，顯示在程序界面相應(yīng)的顯示區(qū)域中。構(gòu)成GUI的對(duì)象主要有窗口、菜單、按鈕、文字說(shuō)明等。它即能嵌入已有的仿真程序，又能把仿真的圖形化結(jié)果以人機(jī)交互的動(dòng)態(tài)方式呈現(xiàn)給用戶(hù)，從而給人以深刻的印象，同時(shí)仿真代碼不可見(jiàn)，為一些不熟悉MATLAB的人提供了操作界面的可能。虛擬試驗(yàn)臺(tái)是在MATLAB GUI的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的一款實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它通過(guò)GUI設(shè)計(jì)面板，并調(diào)用MATLAB程序，進(jìn)行仿真，達(dá)到預(yù)期的效果。這將大大節(jié)約教學(xué)中的畫(huà)圖分析時(shí)間，提高教師的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更加直觀容易的理解控制系統(tǒng)的有關(guān)基本概念、基本理論和基本分析方法，同時(shí)也將節(jié)約大量的實(shí)驗(yàn)器材，節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，避免了因器材不足的問(wèn)題帶來(lái)的困擾。- 38 -第二章 設(shè)計(jì)原理第二章 設(shè)計(jì)原理本章介紹了自動(dòng)控制原理中常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)原理，包括的實(shí)驗(yàn)有：一階系統(tǒng)的時(shí)域分析、二階系統(tǒng)的時(shí)域分析、線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、根軌跡分析、頻域特性分析、校正系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、非線(xiàn)性系統(tǒng)。2.1 時(shí)域一階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理2.1.1 數(shù)學(xué)模型由于典型的一階慣性環(huán)節(jié)含有儲(chǔ)能元件，因此對(duì)于突變的輸入信號(hào)，輸出信號(hào)不能立即跟蹤輸入，而是具有一定的慣性。慣性環(huán)節(jié)的微分方程為 (21)其傳遞函數(shù)為 (22）式中，T為慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，為系統(tǒng)的輸出信號(hào)，為系統(tǒng)的輸入信號(hào)。一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)圖下所示。R(s)C(s)圖2-1 一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)圖2.1.2 單位階躍響應(yīng)在零初始條件下，當(dāng)輸入為單位階躍信號(hào)時(shí)，慣性環(huán)節(jié)輸出量的拉氏變換為 (23)將上式進(jìn)行拉氏反變換后，得到慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)為 (2-4)2.2時(shí)域二階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理2.2.1 數(shù)學(xué)模型典型二階系統(tǒng)微分方程為 (25)其傳遞函數(shù)為 (26）式中，T為時(shí)間常數(shù)；為阻尼比；為無(wú)阻尼自然振蕩角頻率。二階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下所示。R（s）C（s）圖2-2二階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2.2.2 單位階躍響應(yīng)在單位階躍輸入作用下，典型二階系統(tǒng)輸出的拉氏變換為 (27）對(duì)其求拉氏反變換，可得到二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。當(dāng)為不同的值時(shí)，所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)具有不同的形式。1. （零阻尼） (28)時(shí)域響應(yīng)為 (2-9)2. （過(guò)阻尼） (2-10)此時(shí)，系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)為 (2-11)3. （臨界阻尼） (2-12)因此，系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)為 (213)4. （欠阻尼）響應(yīng)曲線(xiàn) (2-14)式中：為衰減系數(shù)；為系統(tǒng)的阻尼振蕩角頻率，單位為rad/s。因此有 (2-15)響應(yīng)曲線(xiàn)為收斂的振蕩曲線(xiàn)。2.2.3 暫態(tài)性能指標(biāo)通常，系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標(biāo)是根據(jù)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)定義的。(1)峰值時(shí)間：輸出響應(yīng)超過(guò)達(dá)到第一次峰值的時(shí)間。(2)調(diào)節(jié)時(shí)間：調(diào)節(jié)時(shí)間是指階躍響應(yīng)曲線(xiàn)到達(dá)并不再超出或的誤差帶時(shí)所需的最小時(shí)間。(3)超調(diào)量：階躍響應(yīng)的最大值超出穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)，即 (2-16)在典型二階系統(tǒng)中，性能指標(biāo)如下(1)峰值時(shí)間： (2-17)(2)調(diào)節(jié)時(shí)間： (2-18) (2-19)(3)超調(diào)量： (2-20)2.3線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理2.3.1 用特征方程的根判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性，即指在擾動(dòng)作用消失后，系統(tǒng)能否由初始偏差狀態(tài)回到原來(lái)平衡狀態(tài)的性能。通常用線(xiàn)性微分方程來(lái)描述線(xiàn)性定常系統(tǒng)特性，系統(tǒng)輸出量的時(shí)域表達(dá)式為微分方程的解，其由兩部分組成，即暫態(tài)分量及穩(wěn)態(tài)分量。微分方程的特解即其穩(wěn)態(tài)分量，與外在作用形式有關(guān)；微分方程的通解即其暫態(tài)分量，為系統(tǒng)奇次方程的解，它與外在的作用形式?jīng)]有關(guān)系，但受系統(tǒng)的初始條件、結(jié)構(gòu)和參數(shù)的影響。線(xiàn)性系統(tǒng)的充分必要條件是：系統(tǒng)特征方程的所有根（即閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)）均為負(fù)實(shí)數(shù)或具有負(fù)的實(shí)部。2.3.2 繪制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)判定，判定方法如下：如果系統(tǒng)輸出曲線(xiàn)是發(fā)散的，那么系統(tǒng)不穩(wěn)定；如果系統(tǒng)輸出曲線(xiàn)是等幅振蕩的，那么系統(tǒng)臨界穩(wěn)定；如果系統(tǒng)輸出曲線(xiàn)是衰減振蕩的，那么系統(tǒng)穩(wěn)定。2.4 頻域系統(tǒng)分析虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理2.4.1 頻率特性在正弦信號(hào)的作用下，線(xiàn)性定常系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出和輸入的比例對(duì)其頻率的特性叫做頻率特性，記為，即 (2-21)2.4.2 頻率特性的表示方法1. 極坐標(biāo)特性曲線(xiàn)極坐標(biāo)特性曲線(xiàn)又叫幅相特性曲線(xiàn)，其復(fù)平面的橫軸為實(shí)軸，縱軸為虛軸。對(duì)于任一頻率，頻率特性值都為復(fù)數(shù)。如果以實(shí)數(shù)與虛數(shù)和的形式表示頻率特性，則實(shí)數(shù)坐標(biāo)值和虛數(shù)坐標(biāo)值分別表示實(shí)部和虛部。如果以復(fù)數(shù)指數(shù)形式表示頻率特性，則為復(fù)平面上的向量，頻率特性的幅值表示向量的長(zhǎng)度，頻率特性的相角為向量與實(shí)軸正方向的夾角。在系統(tǒng)幅相頻率特性曲線(xiàn)中，參變量為頻率， 增大時(shí)幅相曲線(xiàn)的變化一般由小箭頭表示。由于幅頻特性為的偶函數(shù)，相頻特性為的奇函數(shù)，則從和從的幅相曲線(xiàn)關(guān)于實(shí)軸對(duì)稱(chēng)。當(dāng)?shù)娜≈祻臑榈綍r(shí)，幅相曲線(xiàn)又稱(chēng)為奈奎斯特(Nyquist)曲線(xiàn)。2. 對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)又稱(chēng)為伯德(Bode)圖，它由對(duì)數(shù)幅頻特性曲線(xiàn)和相頻特性曲線(xiàn)組成。對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)的頻率以橫軸表示，單位為弧度/秒（rad/s），但按線(xiàn)性分度。對(duì)數(shù)幅頻特性曲線(xiàn)的縱坐標(biāo)按下式進(jìn)行線(xiàn)性分度，單位為分貝（dB）。 (2-22)對(duì)數(shù)相頻特性曲線(xiàn)的縱坐標(biāo)按進(jìn)行線(xiàn)性分度，單位為度（）。2.5 校正系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理2.5.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)1. 時(shí)域性能指標(biāo)(1) 穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：靜態(tài)位置誤差系數(shù)，靜態(tài)速度誤差系數(shù)，靜態(tài)加速度誤差系數(shù)和穩(wěn)態(tài)誤差。(2) 暫態(tài)指標(biāo)：上升時(shí)間，峰值時(shí)間，調(diào)價(jià)時(shí)間和最大超調(diào)量。2. 頻域性能指標(biāo)(1) 開(kāi)環(huán)頻域指標(biāo)：截止頻率，相角裕度和幅值裕度或（分貝）。(2) 閉環(huán)頻域指標(biāo)：諧振頻率，諧振峰值和帶寬頻率。2.5.2 頻率法串聯(lián)超前校正利用超前網(wǎng)絡(luò)或PD控制器進(jìn)行串聯(lián)校正的基本原理，是利用超前網(wǎng)絡(luò)或PD控制器的相角超前特性。只要在待校正系統(tǒng)的截止頻率兩旁選擇合適的超前網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)折頻率和，并選擇合適的參數(shù)和T，就可以使校正后系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度滿(mǎn)足預(yù)期的性能指標(biāo)要求，從而改善閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能要求可通過(guò)選擇已校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益來(lái)保證。用頻率法設(shè)計(jì)超前校正網(wǎng)絡(luò)的步驟如下：（1）根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開(kāi)環(huán)增益K。（2）根據(jù)確定的開(kāi)環(huán)增益K，繪制原系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)、，計(jì)算其穩(wěn)定裕度、。（3）確定校正后系統(tǒng)的截止頻率和網(wǎng)絡(luò)的值。若事先已對(duì)校正后系統(tǒng)的截止頻率提出要求，則可按要求值選定。然后在Bode圖上查得原系統(tǒng)的值。取，使超前網(wǎng)絡(luò)的對(duì)數(shù)幅頻值（正值）與（負(fù)值）之和為0，即令 (2-23)進(jìn)而求出超前網(wǎng)絡(luò)的值。若事先未提出對(duì)校正后系統(tǒng)截止頻率的要求，則可從給出的相角裕度要求出發(fā)，通過(guò)以下的經(jīng)驗(yàn)公式求的超前網(wǎng)絡(luò)的最大超前角： (2-24)式中，為超前網(wǎng)絡(luò)的最大超前角；為校正后系統(tǒng)所要求的相角裕度；為校正錢(qián)系統(tǒng)的相角裕度；為校正網(wǎng)絡(luò)引入后使截止頻率右移（增大）而導(dǎo)致相角裕度減小的補(bǔ)償量，值的大小視原系統(tǒng)在附近的相頻特性形狀而定，一般即可滿(mǎn)足要求。求出超前網(wǎng)絡(luò)的最大超前角后，就可以根據(jù)下式求出值；然后在未校正系統(tǒng)的特性曲線(xiàn)上查出其幅值等于所對(duì)應(yīng)的頻率，即校正后系統(tǒng)給的截止頻率，且。 (2-25)（4）確定校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。根據(jù)步驟（3）所求得的和兩值，可求出時(shí)間常數(shù)為 (2-26)即可寫(xiě)出校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 (2-27)（5）繪制校正后系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)。（6）校驗(yàn)校正后系統(tǒng)是否滿(mǎn)足給定指標(biāo)的要求。（7）根據(jù)超前網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和T的值，確定網(wǎng)絡(luò)各電氣元件的數(shù)值。2.5.3 頻率法串聯(lián)滯后校正利用滯后網(wǎng)絡(luò)或PI控制器進(jìn)行串聯(lián)校正的基本原理是因?yàn)闇缶W(wǎng)絡(luò)或PI控制器具有高頻衰減特性，通過(guò)這種特性，來(lái)降低校正后的系統(tǒng)的截止頻率，獲得滿(mǎn)足要求的相角裕度。因此，滯后網(wǎng)絡(luò)的最大滯后角應(yīng)盡量不要選擇在系統(tǒng)截止頻率附近。一般對(duì)于響應(yīng)速度要求不高而要求有高的抑制噪聲電平性能的系統(tǒng)，可考慮使用串聯(lián)滯后校正。用頻率法設(shè)計(jì)滯后網(wǎng)絡(luò)的步驟如下：（1）根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差要求，確定開(kāi)環(huán)增益K。（2）根據(jù)以確定的開(kāi)環(huán)增益K，繪制原系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)、，計(jì)算其穩(wěn)定裕度、。（3）確定校正后系統(tǒng)的截止頻率。若事先已對(duì)校正后系統(tǒng)的截止頻率提出要求，則可按要求值選定。若事先未提出對(duì)校正后系統(tǒng)截止頻率的要求，則可從給出的相角裕度要求出發(fā)，按下述經(jīng)驗(yàn)公式求出一個(gè)新的相角裕度，并以此作為求的依據(jù)。 (2-28)式中，為原系統(tǒng)在新的截止頻率處應(yīng)有的相角裕度，它是既考慮給定的要求，又考慮到滯后網(wǎng)絡(luò)的副作用而提出的新相角裕度；為設(shè)計(jì)要求達(dá)到的相角裕度；為補(bǔ)償滯后校正裝置的副作用而增添的相角裕量，一般取。根據(jù)值，在原系統(tǒng)的相頻特性曲線(xiàn)上查找到對(duì)應(yīng)于的頻率，并以該點(diǎn)的頻率作為校正后系統(tǒng)的新截止頻率。（4）求滯后網(wǎng)絡(luò)的值。找到原系統(tǒng)在出的對(duì)數(shù)幅頻，并由下式求出網(wǎng)絡(luò)的值， (2-29)（5）確定校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。選取校正網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)轉(zhuǎn)折頻率為 (2-30)由此可計(jì)算出T的值及的值，即可求得網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 (2-31)（6）繪制校正后系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)。（7）校驗(yàn)校正后系統(tǒng)是否滿(mǎn)足給定指標(biāo)的要求。若為達(dá)到要求，可進(jìn)一步左移后重新計(jì)算，直至完全滿(mǎn)足給定的指標(biāo)要求為止。（8）根據(jù)滯后網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和T的值，確定網(wǎng)絡(luò)各電氣元件的數(shù)值。2.5.4 PID校正PID調(diào)節(jié)又稱(chēng)PID控制，是比例（Proportional）、積分（Intergral）、微分（Differential）調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)稱(chēng)。PID校正是一種負(fù)反饋閉環(huán)控制。PID校正器通常與被控對(duì)象串聯(lián)連接，設(shè)置在負(fù)反饋閉環(huán)控制的前向通道上。在圖2-3中，給出了作為校正器的PID調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。在PID調(diào)節(jié)作用下，分別采用比例、積分、微分對(duì)誤差信號(hào)e（t）進(jìn)行運(yùn)算，然后把三個(gè)分量求和，用其作為控制信號(hào)輸出給被控對(duì)象。圖中信號(hào)為其對(duì)應(yīng)量的拉氏變換。R(s)E(s)C(s)U(s)被控對(duì)象圖2-3 典型PID校正器結(jié)構(gòu)圖PID調(diào)節(jié)器的微分方程為： (2-32)式中，u（t）為PID調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，這個(gè)信號(hào)送到被控對(duì)象；系統(tǒng)誤差信號(hào)定義為：e(t)=r(t)-c(t),r(t)是系統(tǒng)的給定輸入信號(hào)；c（t）是系統(tǒng)的被控量。PID調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù)模型為 (2-33)2.6 離散系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理離散系統(tǒng)是將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散信號(hào)。在離散化的過(guò)程中需要采樣器和保持器，通過(guò)采樣器將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)保持器控制連續(xù)式元部件。2.6.1 采樣保持器在本系統(tǒng)中采用零階保持器，它能將采樣信號(hào)在每個(gè)采樣時(shí)刻的采樣值e(nT)保持到下一個(gè)采樣時(shí)刻，從而使采樣信號(hào)變成階梯信號(hào)，如圖2-4所示。T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T9T 10Tt0T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T9T 10Tt0零階保持器圖2-4 零階保持器的輸入輸出信號(hào)零階保持器的傳遞函數(shù)為 (2-34)2.6.2 數(shù)學(xué)模型的建立有零階保持器的開(kāi)環(huán)離散系統(tǒng)如圖2-5所示。零階保持器r(t)Tc(t)圖2-5 有零階保持器的開(kāi)環(huán)離散控制系統(tǒng)由圖可得其傳遞函數(shù)為 (2-35)2.7 非線(xiàn)性系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)原理2.7.1 具有回環(huán)的繼電器非線(xiàn)性系統(tǒng)具有回環(huán)的繼電特性非線(xiàn)性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-6所示。xyMhG（s）rec圖2-6 具有回環(huán)的繼電特性非線(xiàn)性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.7.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)在非線(xiàn)性系統(tǒng)中的應(yīng)用非線(xiàn)性系統(tǒng)有一個(gè)正弦振蕩運(yùn)動(dòng)解的充要條件是 (2-36)對(duì)于某一特定的和，上式成立會(huì)產(chǎn)生等幅的周期性振蕩，這相當(dāng)于線(xiàn)性系統(tǒng)中的情況。由上式得 (2-37)式中，稱(chēng)為負(fù)倒描述函數(shù)，它相當(dāng)于線(xiàn)性系統(tǒng)中的點(diǎn)。在復(fù)平面上同時(shí)做出線(xiàn)性部分的頻率特性曲線(xiàn)和非線(xiàn)性部分的負(fù)倒描述函數(shù)特性曲線(xiàn)，判別非線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法如下：（1）如果在復(fù)平面上，曲線(xiàn)不包圍曲線(xiàn)，則非線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）如果在復(fù)平面上，曲線(xiàn)包圍曲線(xiàn)，則非線(xiàn)性系統(tǒng)不穩(wěn)定。（3）如果在復(fù)平面上，曲線(xiàn)包圍曲線(xiàn)相交，則在非線(xiàn)性系統(tǒng)中產(chǎn)生周期性振蕩，振蕩的振幅由曲線(xiàn)在交點(diǎn)處的A值決定，而振蕩的頻率由曲線(xiàn)在交點(diǎn)處的頻率決定。這里，具有回環(huán)的繼電特性非線(xiàn)性系統(tǒng)的描述函數(shù)為 (2-38)第三章 程序方案設(shè)計(jì)第三章 程序方案設(shè)計(jì)3.1 程序總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的主要是使用MATLAB中的GUI功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制原理課程中常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)的虛擬試驗(yàn)臺(tái)。由于涉及的程序較多，為了便于管理，添加了系統(tǒng)登錄界面和系統(tǒng)子實(shí)驗(yàn)選擇界面。在正確的登陸以后，進(jìn)入到系統(tǒng)子實(shí)驗(yàn)選擇界面，在此界面中包含了所有的自動(dòng)控制原理課程常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，進(jìn)入各個(gè)子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。程序總體設(shè)計(jì)的流程圖如下圖所示。開(kāi) 始系統(tǒng)登陸界面子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇界面各子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié) 束圖3-1 程序總體設(shè)計(jì)流程圖3.2 基于MATLAB GUI的虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制原理中常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)如下：實(shí)驗(yàn)一：基于MATLAB GUI的時(shí)域一階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)二：基于MATLAB GUI的時(shí)域二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)三：基于MATLAB GUI的線(xiàn)性系統(tǒng)時(shí)域穩(wěn)定性分析虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)四：基于MATLAB GUI的線(xiàn)性系統(tǒng)根軌跡分析虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)五：基于MATLAB GUI的線(xiàn)性系統(tǒng)頻域特性分析虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)六：基于MATLAB GUI的系統(tǒng)校正虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)七：基于MATLAB GUI的離散系統(tǒng)分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)；實(shí)驗(yàn)八：基于MATLAB GUI的非線(xiàn)性系統(tǒng)分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)；這些子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)雖然實(shí)驗(yàn)原理不同，但程序設(shè)計(jì)步驟基本相同，其設(shè)計(jì)流程圖如下所示。開(kāi) 始參數(shù)設(shè)置調(diào)用子實(shí)驗(yàn)相關(guān)MATLAB程序顯示相應(yīng)曲線(xiàn)及結(jié)果結(jié) 束圖3-2 子實(shí)驗(yàn)虛擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)流程圖3.3 程序總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)包含登錄系統(tǒng)界面、子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇界面和子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)界面。各部分之間框圖如圖3-3所示。子系統(tǒng)選擇界面時(shí)域一階系統(tǒng)時(shí)域二階系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)定分析系統(tǒng)根軌跡分析頻域系統(tǒng)分析校正系統(tǒng)離散系統(tǒng)分析非線(xiàn)性系統(tǒng)分析登錄系統(tǒng)圖3-3 系統(tǒng)各部分之間聯(lián)系框圖其中系統(tǒng)界面流程如圖3-4所示。開(kāi)始輸入用戶(hù)名密碼判斷是否正確否是進(jìn)入系統(tǒng)圖3-4 登錄系統(tǒng)流程圖第四章 基于MATLAB GUI的虛擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)第四章 基于MATLAB GUI的虛擬試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)4.1 一階系統(tǒng)時(shí)域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)4.1.1 功能介紹本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中時(shí)域一階系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的虛擬試驗(yàn)臺(tái)。當(dāng)給定慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)K和T后，就可以得到相應(yīng)的傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)畫(huà)法與本系統(tǒng)類(lèi)似。4.1.2 界面設(shè)計(jì)啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入GUI界面，建立面板及主要控件，如圖4-1所示。圖4-1 一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)面板4.1.3 主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中設(shè)定好參數(shù)后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕后產(chǎn)生圖像，“開(kāi)始”按鈕的Callback函數(shù)如下：num=str2double(get(handles.edit1,String);Ts=str2double(get(handles.edit2,String);den=Ts 1;sys=tf(num,den); %建立系統(tǒng)傳函axes(handles.axes1);step(sys)grid on4.1.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果圖4-2一階系統(tǒng)慣性環(huán)節(jié)運(yùn)行結(jié)果4.2 二階系統(tǒng)時(shí)域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)4.2.1 功能介紹本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中二階系統(tǒng)時(shí)域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)。當(dāng)給定阻尼比和角頻率時(shí)，點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕，就會(huì)生成二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，并返回超調(diào)量、峰值時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間到相應(yīng)的文本框中。4.2.2 界面設(shè)計(jì)啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入GUI界面，建立面板及主要控件，如圖4-3所示。圖4-3 二階系統(tǒng)時(shí)域分析面板4.2.3 主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中設(shè)定好參數(shù)后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕后產(chǎn)生圖像，“開(kāi)始”按鈕的Callback函數(shù)如下：sigma=str2double(get(handles.edit1,String);zeta=str2double(get(handles.edit2,String);num=zeta2;den=1 2*sigma*zeta zeta2;sys=tf(num,den); %建立系統(tǒng)傳函axes(handles.axes1);step(sys)grid ony,t=step(sys);ymax=max(y);mp=(ymax-1)*100; %求超調(diào)量tp=spline(y,t,ymax); %求峰值時(shí)間for k=1:length(y)if abs(y(k:length(y)-1)0set(handles.edit1,String,不穩(wěn)定);else set(handles.edit1,String,穩(wěn)定);endend4.3.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果圖4-6 穩(wěn)定性分析運(yùn)行結(jié)果4.4 根軌跡分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)4.4.1 功能介紹本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中的系統(tǒng)根軌跡分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)。當(dāng)選擇不同的系統(tǒng)，輸入對(duì)應(yīng)參數(shù)，可生成相應(yīng)的根軌跡圖像。4.4.2 界面設(shè)計(jì)圖4-7 系統(tǒng)根軌跡分析面板啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入GUI界面，建立面板及主要控件，如圖4-7所示。4.4.3 主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中有三個(gè)子系統(tǒng)，其“開(kāi)始”按鈕程序基本相同，其中二階系統(tǒng)的“開(kāi)始”按鈕Callback函數(shù)如下：if get(handles.radiobutton1,Value)=1K=get(handles.slider1,Value);K0=get(handles.slider2,Value);K1=get(handles.slider3,Value);K2=get(handles.slider4,Value);num=K;den=K2 K1 K0;sys=tf(num,den); %求傳函axes(handles.axes1);rlocus(sys) %畫(huà)根軌跡end4.4.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果圖4-8 三階系統(tǒng)根軌跡分析運(yùn)行結(jié)果4.5 頻域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)4.5.1 功能介紹本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中的系統(tǒng)頻域分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)，它分為兩個(gè)子系統(tǒng)，分別為系統(tǒng)幅相頻率特性曲線(xiàn)和對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)。當(dāng)給定系統(tǒng)參數(shù)后，會(huì)生成幅相頻率特性曲線(xiàn)和對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)，并返回相應(yīng)的參數(shù)。4.5.2 界面設(shè)計(jì)啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入GUI界面，建立面板及主要控件，如圖4-9和圖4-10所示。 圖4-9 頻域特性分析對(duì)數(shù)頻率特 圖4-10 頻域特性分析幅相頻率特性曲面板性曲線(xiàn)面板 4.5.3 主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中設(shè)定好參數(shù)后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕后產(chǎn)生圖像，其中對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)“開(kāi)始”按鈕的Callback函數(shù)如下：b0=str2double(get(handles.edit1,String);b1=str2double(get(handles.edit2,String);b2=str2double(get(handles.edit3,String);a0=str2double(get(handles.edit4,String);a1=str2double(get(handles.edit5,String);a2=str2double(get(handles.edit6,String);a3=str2double(get(handles.edit7,String);num=b0 b1 b2;den=a0 a1 a2 a3;sys=tf(num,den); %求傳函axes(handles.axes1);bode(sys) %畫(huà)Bode圖grid ongm,pm,wg,wp=margin(sys); %求幅值、相角裕度，穿越頻率，截止頻率set(handles.edit8,String,gm);set(handles.edit9,String,pm);set(handles.edit10,String,wg);set(handles.edit11,String,wp);4.5.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果 圖4-11 對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)運(yùn)行結(jié)果 圖4-12 幅相頻率特性曲線(xiàn)運(yùn)行結(jié)果4.6 校正系統(tǒng)虛擬試驗(yàn)臺(tái)4.6.1 功能介紹本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中系統(tǒng)校正的虛擬試驗(yàn)臺(tái)。分為三個(gè)子系統(tǒng)，分別為串聯(lián)超前校正系統(tǒng)、串聯(lián)滯后校正系統(tǒng)和PID校正系統(tǒng)。當(dāng)給定系統(tǒng)參數(shù)后，會(huì)生成對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)和單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，并返回相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)，以檢查校正結(jié)果。4.6.2 界面設(shè)計(jì)啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入GUI界面，建立面板及主要控件，如圖4-13、圖4-14和圖4-15所示。 圖4-13 串聯(lián)超前校正系統(tǒng)面板 圖4-14 串聯(lián)滯后校正系統(tǒng)面板圖4-15 PID校正系統(tǒng)面板4.6.3 主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中設(shè)定好參數(shù)后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕后產(chǎn)生圖像，其中串聯(lián)超前校正系統(tǒng)“開(kāi)始”按鈕的Callback函數(shù)如下：K=str2double(get(handles.edit1,String);gama=str2double(get(handles.edit2,String);den=1 1 0;sys0=tf(K,den);axes(handles.axes1);bode(sys0)grid ongm1,pm1,wg1,wp1=margin(sys0); %求校正前參數(shù)set(handles.edit5,String,20*log10(gm1);set(handles.edit6,String,pm1);set(handles.edit7,String,wp1);ph=gama-pm1+10;phim=36*pi/180;a=(1-sin(phim)/(1+sin(phim);set(handles.edit4,String,a);mag,phase,w=bode(sys0); %計(jì)算截止頻率mu,pu=bode(sys0,w);adb=20*log10(mu);am=10*log10(a);wc=spline(adb,w,am);T=1/sqrt(a)/wc; %計(jì)算Tset(handles.edit3,String,T);nc=T 1;dc=a*T 1;sysc=tf(nc,dc); sys=sys0*sysc; %計(jì)算校正系統(tǒng)hold onbode(sys)gm,pm,wg,wp=margin(sys); %求校正后參數(shù)set(handles.edit8,String,20*log10(gm);set(handles.edit9,String,pm);set(handles.edit10,String,wp);sys1=feedback(sys0,1);sys2=feedback(sys,1);axes(handles.axes2);step(sys1)grid onhold onstep(sys2)4.6.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果 圖4-16 串聯(lián)超前校正系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果 圖4-17 串聯(lián)滯后校正系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果圖4-18 PID校正系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果4.7 離散系統(tǒng)虛擬試驗(yàn)臺(tái)4.7.1 功能介紹本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中離散系統(tǒng)的虛擬試驗(yàn)臺(tái)。當(dāng)給定參數(shù)后，會(huì)生成原系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。4.7.2 界面介紹啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入GUI界面，建立面板及主要控件，如圖4-19所示。圖4-19 離散系統(tǒng)面板4.7.3 主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中設(shè)定好參數(shù)后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕后產(chǎn)生圖像，“開(kāi)始”按鈕的Callback函數(shù)如下：K=str2double(get(handles.edit1,String);Ts=str2double(get(handles.edit2,String);den0=conv(1 0,1 1);sys1=tf(1,den0);sys=feedback(K*sys1,1);sysd0=c2d(sys1,Ts,zoh); %將系統(tǒng)離散化sysd=feedback(K*sysd0,1);axes(handles.axes1);step(sys)grid onaxes(handles.axes2);dstep(sysd.num,sysd.den) %求離散系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)grid on4.7.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果圖4-20 離散系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果4.8 非線(xiàn)性系統(tǒng)4.8.1 功能介紹本系統(tǒng)為自動(dòng)控制原理中的非線(xiàn)性系統(tǒng)分析虛擬試驗(yàn)臺(tái)。當(dāng)給定參數(shù)后，系統(tǒng)會(huì)生成幅相頻率特性曲線(xiàn)和負(fù)倒描述函數(shù)曲線(xiàn)。即可判斷非線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定性。4.8.2 界面設(shè)計(jì)啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入GUI界面，建立面板及主要控件，如圖4-21所示。圖4.21 非線(xiàn)性系統(tǒng)面板4.8.3 主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中設(shè)定好參數(shù)后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕后產(chǎn)生圖像，“開(kāi)始”按鈕的Callback函數(shù)如下M=str2double(get(handles.edit1,String);h=str2double(get(handles.edit2,String);K=str2double(get(handles.edit3,String);T3=str2double(get(handles.edit4,String);T2=str2double(get(handles.edit5,String);T1=str2double(get(handles.edit6,String);T0=str2double(get(handles.edit7,String);x=0.1:0.1:200;disN=4*M/pi./x.*sqrt(1-(h./x).2)-j*4*M*h/pi./x.2;disN2=-1./disN; %計(jì)算描述函數(shù)w=1:0.01:200;num=K;den=T3 T2 T1 T0;rem,img,w=Nyquist(num,den,w); %畫(huà)Nyquist曲線(xiàn)axes(handles.axes1);plot(real(disN2),imag(disN2),rem,img)grid; 4.8.4 系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果圖4-22 非