课程设计安排计划计算机仿真系统.docx

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课程设计安排计划计算机仿真系统

华东交大理工学院_2014-2015_学年第_2_学期

课程设计安排计划

班级：

12电牵课程：

《计算机仿真》课程设计

一、课程设计题目：

计算机控制系统建模设计

二、设计内容及要求：

任务一：

常用电路设计法

1、认识Element模块库

在Matlab6.X以上版本中，在simulink里面的“SimPowerSystems”的模块库中，包含有线路元件库（Elements）。

在Elements元件库中，它基本上涵盖了绝大多数电路所需元器件，如电阻器、电容器、电感器、输电线、变压器、断路器等重要器件，其符号、名称和封装形式如图5-46所示。

下面以一些典型电路的设计为例，将它们中的最常用器件的使用方法逐一进行分析和理解。

2、元件库Elements中的功能模块的符号、名称和封装形式

3、Breaker功能模块简介

设计任务1：

构建下图所示的利用Breaker功能模块设计的控制电路，保存为exm_6.mdl。

需要观察：

（1）控制信号；

（2）负载电流波形；（3）负载电压波形。

利用Breaker功能模块设计的控制电路仿真模型

所需功能模块

①交流电压源（ACVoltageSource）：

在SimPowerSystems的模块库中的ElectricalSources模块库中调用，按照图5-47中所示参数进行设置；

②VoltageMeasurement和CurrentMeasurement模块：

在SimPowerSystems的模块库中的measurements模块中连续调用两次，并按照图5-47中所示名称进行命名为Iload和U_T；

③串联性分支模块seriesRLCBranch：

在SimPowerSystems的模块库中的Elements模块中连续调用，构建负载ZL（包括电阻10和电感器100mH）；

④Breaker模块：

在SimPowerSystems的模块库中的Elements模块库中调用；

⑤Timer模块：

用于设计Breaker模块的控制波形参数，在SimPowerSystems的模块库中的Extralibrary里面的ControlBlocks中调用；

⑥Mux模块：

调用方法同前；

⑦Scope模块：

在Simulink模块库中的sinks模块库中连续调用三次，并按照图5-47中所示名称分别命名；

⑧ToWorkspace模块：

在Simulink模块库中的Sinks模块库中调用，将其Variablename命名为：

U_I，saveformat设置为Array。

设置Timer模块的参数

绘制：

负载电流I/A与控制信号UC/V波形

负载电压波形

实验任务2：

构建下图所示的利用LinearTransformer功能模块设计的电路保存为exm_7.mdl。

需要观察：

（1）变压器原方电流和副方电流波形；

（2）变压器副方电压波形。

利用LinearTransformer设计的仿真模型

①交流电压源（ACVoltageSource）：

调用方法同前，按照图5-51所示参数进行设置；

②VoltageMeasurement和CurrentMeasurement模块：

调用方法同前，按照图5-51所示名称命名；

③并联负载模块ParalellRLCLoad：

在SimPowerSystems的模块库中的Elements模块中连续调用三次；

④LinearTransformer模块：

在SimPowerSystems的模块库中的Elements模块库中调用；

⑤Mux模块：

调用方法同前；

⑥Scope模块：

调用方法同前，并按照图5-51所示名称分别命名；

⑦ToWorkspace模块：

调用方法同前，将Variablename命名为：

U_1_2，saveformat设置为Array；

⑧Neutral模块：

在SimPowerSystems的模块库中的Connectors”里面连续调用三次，并按照图5-51所示参数设置

设置LinearTransformer模块参数

ParalellRLCLoad模块

（1）-（3）

变压器副方电压

变压器原方电流I1

变压器副方电流I2

任务二：

1、设计内容

已知某晶闸管直流单闭环调速系统的转速控制器选用PID控制器，结构如图1-3所示。

图1-3某晶闸管直流单闭环调速系统结构框图

要求：

1、运用MATLAB/Simulink软件对控制系统进行建模并对模块进行参数设置；

2、封装PID模块的控制图；

3、使用期望特性法来确定Kp、Ti、Td以及采样周期T，期望系统对应的闭环特征根为：

-300，-300，-30+j30和-30-j30，观察其单位阶跃响应曲线，得出仿真结果并进行仿真分析；

4、记录在改变PID控制某一控制参数（比例系数或积分系数或微分系数）时，该系统对应的阶跃响应曲线的变化，并观察阐述发生这种变化的规律；

5、总结P、I、D控制参数的改变对系统控制效果的影响。

任务三：

已知被控对象的传递函数为：

采样周期为T=0.5s，用大林算法设计数字控制器D（z），并分析是否会产生振铃现象。

要求：

1、用大林算法设计数字控制器D（z）；

2、在Simulink仿真环境画出仿真框图及得出仿真结果，画出数字控制；

3、绘制并分析数字控制器的振铃现象；

4、对振铃现象进行消除；

5、得出仿真结果并进行仿真分析；

6、程序清单及简要说明；

7、撰写设计报告（列出参考文献，以及仿真结果及分析）。

三、设计方法与步骤：

首先，运用MATLAB/Simulink软件对控制系统进行建模并对模块进行参数设置，然后使用期望特性法来确定Kp、Ti、Td以及采样周期T，得到期望系统对应的闭环特征根，最后通过改变PID的某一个参数，观察此参数变化对系统的影响。

四、设计时间安排：

本次课程设计时间为15周，每周安排8个课时的教学。

指导老师:

李房云

时间:

2015年6月2日

华东交通大学理工学院课程设计教学安排