使用 Simulink 进行控制系统设计

第1天 (共2天)

控制系统设计过程概览

目标: MATLAB 和 Simulink 中控制系统设计流程概览。设计流程中每个步骤细节将在后续章节介绍。

• 定义控制设计工作流程
• 模型线性化
• 系统特性分析
• 设置控制器需求
• 调节控制器
• 测试控制器

不同模型表示形式

目标: 讨论不同的建模形式。突出介绍每种形式的优缺点。

• 模型表示形式概述
• LTI 对象
• Simulink 模型

参数估计

目标: 使用测量数据估计 Simulink 模型参数值。

• 参数估计概述
• 模型准备
• 估计过程
• 参数估计小技巧

系统辨识

目标: 展示如何基于测量数据估计系统模型。

• 系统辨识概述
• 数据导入和预处理
• 模型估计
• 模型验证

系统分析

目标: 概述用于分析系统行为的不同分析工具和函数-例如系统固有频率，瞬态响应等。

• 系统分析函数
• 线性系统分析器
• 直流电机分析
• 自动化分析任务
• 开环分析

第2天 (共2天)

线性化

目标: 讨论 Simulink 模型线性化方法和验证线性化结果。

• 线性化工作流程
• 选取工作点
• 线性化函数
• 频域响应估计

Simulink中的PID控制

目标: 使用 Simulink 建立和调节 PID 控制器。

• PID 工作流程
• 模型设置
• PID Controller模块
• 自动调参
• 附加的 PID 模块特性

经典控制设计

目标: 使用经典控制设计方法开发系统控制器。常见控制设计方法介绍，例如 PID 和超前/滞后控制器。

• 开环调节
• 闭环分析
• PID 控制
• 超前-滞后控制

响应优化

目标: 基于设计需求和参数的不确定性使用优化技术调节模型参数。

• 优化模型响应
• 执行敏感性分析
• 带有参数不确定性的优化

控制器实现

目标: 讨论在真实系统中有效实现控制器的步骤。

• 识别控制器的物理和实际情况限制
• 控制器离散化
• 配置控制器进行代码生成
• 转换定点数据类型