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matlab电路仿真
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matlab如何仿真
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MATLAB里有很多随机 数的产生函数你说的是MATLAB随机数的产生吗。像均匀分布的随机数产生函数、正态分布的随机数的产生函数：unifrnd（）
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控制系统仿真用simulink嘛不知道你做什么方面的仿真呢？MATLAB仿真是很强大的。仿真是一门很大的学问哩，其它的我知道一个蒙特卡罗仿真
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出门在外也不愁过程控制系统的MATLAB仿真_百度百科
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《过程控制系统的MATLAB仿真》是刘文定所作的一部图书，由机械工业出版社出版。该书从基本概念入手，系统地阐述了简单过程控制系统和复杂过程控制系统的构成、基本原理、特点、设计方法及过程控制系统的计算机仿真。作&&&&者刘文定出版时间&2009
定价: 38.00 元内容包括MATLAB与Simulink技术、PID控制策略、单回路控制系统、串级控制系统、比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择性控制系统、补偿控制系统、解耦控制系统，以及典型控制系统的分析、设计、参数整定和计算机仿真。
《过程控制系统的MATLAB仿真》内容深入浅出，概念清楚，各个章节的内容既相互联系又相互独立，读者可以结合自己的专业领域深入地进行研究．《过程控制系统的MATLAB仿真》适用于自动化、自动化仪表、计算机应用、机械电子及自动化等领域的本、专科生及研究生作为教学参考书，也可以供从事生产过程自动化、机械电子及自动化、计算机应用等领域的工程技术人员参考。前言
第1章过程控制系统及仿真概述
1.1过程控制的任务与目标
1.2过程控制系统的组成与特点
1.3过程控制系统的分类
1.3.1一般分类
1.3.2按设定值形式分类
1.3.3按系统的结构特点分类
1.4过程控制系统的性能指标
1.4.1时域控制性能指标
1.4.2综合控制性能指标
1.5过程控制系统的MATLAB计算与仿真
1.5.1控制系统计算机仿真
1.5.2控制系统的MATLAB计算与仿真
第2章控制系统MA丁LAB仿真基础
2.1MATLAB系统概述
2.1.1MATLAB简介
2.1.2MATLAB集成环境的组成
2.1.3MATLAB编程基础
2.2MATLAB数值计算功能
2.2.1MATLAB数据类型
2.2.2矩阵及其运算
2.3MATuB图形功能
2.3.1二维图形的绘制
2.3.2三维图形的绘制
2.4程序设计
2.4.1M文件
2.4.2流程控制语句
2.5Simulink仿真基础
2.5.1Simulink的基本操作
2.5.2系统仿真及参数设置
2.5.3Simulink仿真分析
第3章PID控制器
3.2比例调节器
3.2.1比例调节和比例带
3.2.2比例调节的特点
3.3积分调节器
3.3.1积分调节器概述
3.3.2积分调节器的特点
3.3.3积分速度对控制系统的影响
3.4比例积分调节器
3.4.1比例积分调节
3.4.2比例积分调节器的特点
3.4.3比例积分调节器对系统过渡过程的影响
3.4.4积分饱和及防止
3.5比例微分调节器
3.5.1比例微分控制算法
3.5.2比例微分调节器的特点
3.6比例积分微分调节器
3.6.1比例积分微分调节器的表达式
3.6.2PID调节器的频率响应特性
3.6.3PID调节器的阶跃响应
3.7数字式PID调节器
3.7.1数字式PID控制算法的形式
3.7.2数字式PID控制算法的特点
3.8改进的PID控制算法
3.8.1积分分离PID控制算法
3.8.2抗积分饱和PID控制算法
3.8.3梯形积分PID控制算法
3.8.4变速积分PID控制算法
3.8.5微分先行PID控制算法
3.8.6比例先行I-PD控制算法
3.8.7带有死区的PID调节器
3.9PID调节器参数的工程整定
3.9.1PID调节器参数整定的原则
3.9.2PID调节器工程整定法的特点
3.9.3PID调节器参数的工程整定
第4章简单过程控制系统及MATLAB计算与仿真
4.1简单过程控制系统的组成
4.2简单过程控制系统的设计
4.2.1被控对象的动态特性
4.2.2被控变量的选择
4.2.3操纵变量的选择
4.2.4检测变送环节
4.2.5执行器（调节阀）的选择
4.3简单过程控制系统的MATLAB计算与仿真
第5章串级控制系统及MATLAB计算与仿真
5.1串级控制系统的基本原理和结构
5.1.1串级控制系统的基本概念
5.1.2串级控制系统的组成
5.1.3串级控制系统的工作过程
5.2串级控制系统的分析与设计
5.2.1串级控制系统的分析
5.2.2串级控制系统的设计
5.3串级控制系统控制器参数的整定
5.3.1逐步逼近法
5.3.2两步整定法
5.3.3一步整定法
5.4串级控制系统应用的MATLAB计算与仿真
5.4.1串级控制系统用于克服变化剧烈和幅值大的干扰
5.4.2串级控制系统用于克服对象的纯滞后
5.4.3串级控制系统用于克服对象的容量滞后
5.4.4串级控制系统用于克服对象特性的非线性
第6章特殊控制系统的MATLAB计算与仿真
6.1比值控制系统
6.1.1比值控制原理
6.1.2比值控制系统的结构类型
6.2比值控制系统设计
6.2.1主动量、从动量的选择
6.2.2控制方案的选择
6.2.3调节器控制规律的选择
6.2.4比值系数的计算
6.2.5实施方案的选择
6.2.6调节器参数的整定
6.3比值控制系统的MATLAB计算与仿真
6.4均匀控制系统
6.4.1均匀控制的概念
6.4.2均匀控制系统的特点
6.5均匀控制系统的结构形式
6.5.1简单均匀控制
6.5.2串级均匀控制
6.5.3双冲量均匀控制
6.5.4控制规律的选择
6.5.5均匀控制系统参数整定
6.6均匀控制系统的MATLAB计算与仿真
6.7分程控制系统
6.7.1分程控制的概念
6.7.2分程控制系统的应用
6.7.3分程控制应用中的几个问题
6.7.4分程控制的应用
6.8选择性控制系统
6.8.1选择性控制的概念
6.8.2选择性控制系统的类型
6.8.3选择性控制系统设计
6.8.4选择性控制系统的应用
6.9双重控制系统
6.9.1基本原理和结构
6.9.2双重控制系统设计
6.9.3双重控制系统的MATLAB计算与仿真
6.10应用实例
6.10.1间歇式生产化学反应的分程控制
6.10.2精馏过程中冷凝器的选择性控制系统
6.10.3甲烷转化反应中的比值控制及比值报警系统
6.10.4隧道窑炉的串级及比值控制系统
6.10.5加热炉的安全联锁保护系统
第7章补偿控制系统及MATLAB计算与仿真
7.1前馈控制系统
7.1.1前馈控制系统的原理和特点
7.1.2前馈控制系统的基本结构
7.2前馈控制系统的设计
7.2.1前馈控制系统可实现的条件-
7.2.2前馈控制器的实施
7.2.3前馈控制系统的参数整定
7.3前馈控制系统的MATLAB计算与仿真
7.3.1前馈控制系统
7.3.2前馈-反馈控制系统
7.4大时滞过程控制系统及MATLAB计算与仿真
7.4.1改进的常规控制方案
7.4.2预估补偿控制
7.4.3采样控制方案
第8章解耦控制系统的MATLAB计算与仿真
8.1多变量控制系统的耦合
8.1.1第一增益
8.1.2第二增益
8.1.3相对增益
8.1.4相对增益的性质
8.1.5多输入多输出系统的相对增益矩阵
8.2消除和减弱耦合的方法
8.2.1被控变量（输出变量）与操纵变量（输入变量）间的正确匹配
8.2.2控制器的参数整定
8.2.3减少控制回路
8.2.4串接解耦控制
8.3解耦控制系统设计
8.3.1对角阵解耦控制
8.3.2单位矩阵解耦控制
8.3.3前馈补偿解耦控制
8.3.4反馈解耦控制
8.3.5简化解耦控制系统
8.4解耦控制系统的MATLAB计算与仿真
第9章典型过程控制系统
9.1传热设备的控制系统
9.1.1传热设备的类型
9.1.2传热设备的控制目的
9.1.3换热器的控制
9.1.4蒸汽加热器的控制
9.1.5冷凝冷却器的控制
9.2锅炉设备的控制
9.2.1锅炉设备概述
9.2.2锅炉汽包水位控制
9.2.3锅炉燃烧控制系统
……随着科学技术的飞速发展，生产过程也在向规模化、复杂化和大型化的方向日新月异地发展。过程控制系统是一门与生产过程联系非常密切的课程，过程控制系统的设计涉及生产工艺、测控技术、自动控制理论、智能控制和计算机技术等领域的知识，是一门综合性的学科。
控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性学科。控制系统仿真是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型代替实际的控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。控制系统的MATLAB语言具有功能强大、适用范围广、编程效率高和图形界面友好等优点，在各个领域得到了广泛应用。MATLAB的Toolbox（工具箱）与Simulink（仿真）工具为过程控制系统设计与参数整定的计算与仿真提供了一个强有力的工具，使过程控制系统的设计与整定发生了革命性的变化。
本书从基本概念入手，系统地讨论了过程控制系统的构成、基本原理、特点、设计方法及过程控制系统的计算机仿真。全书共9章，内容包括MATLAB与Simulink技术、PID控制策略、单回路控制系统、串级控制系统、比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择性控制系统、补偿控制系统、解耦控制系统，以及典型控制系统的分析、设计、参数整定和计算机仿真。
本书内容深入浅出，概念清楚，各个章节的内容既相互联系又相互独立，读者可以结合自己的方向深入地进行研究。本书适用于自动化、自动化仪表、计算机应用、机械电子及自动化等领域的本、专科生及研究生作为教学参考书，也可以供从事生产过程自动化、机械电子及自动化、计算机应用等领域的工程技术人员参考。
本书由刘文定、王东林编著，刘夏、黎媚、刘洪杉、郭月红、陈泽华、麻广睿、陈乾、强小红、边兴田、成珍、贾鹏霄、闫文、刘慧、王昭燕、牛赫、黄万等同志为本书的编写及制图、仿真等做了大量工作。另外，本书在编写过程中还得到了北京林业大学工学院自动化系全体教师的关心和帮助，得到了机械工业出版社顾谦编辑的大力支持和帮助，谨此一并表示衷心感谢！
由于时间仓促以及编著者的水平所限，书中难免存在一些不足和错误，恳请读者批评指正。
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MATLAB仿真
传统PID控制的电机调速系统技术成熟,结构简单,较稳定可靠,应用较为广泛,但也存在一些缺点,例如无法有效地克服传动对象和负载参数的大范围变化以及非线性因素对系统造成的影响,因而不能满足高性能和高精度的要求。随着模糊控制技术的成熟,应用越来越广泛,人们也开始将它应用于电机调速中。使用模糊控制技术后,能充分利用其非线性结构自寻优等各种功能,从而显著提高系统的鲁棒性（robustness）。此外,由于不需要建立被控对象的精确数学模型,系统的设计也变得较为简便。本文研究的这种新型电机调速系统,用模糊控制器替代传统的PID调节器,能明显改善系统的稳态和动态性能,有较好的控制效果[1]。
系统硬件结构
系统硬件结构如图1所示。系统主要由单片微机PIC16C63、显示器、整流电路、直流变换、斩波电路、转速检测电路、直流无刷电动机（额定电压48V,额定转速2000r/min）等组成。
PIC16C63是MICROCHIP公司的8位CMOS单片微处理器;只有35条基本指令;片内有三个多功能输入输出I/O口RA、RB和RC,其中RB、RC口为8位,RA口为5位,
传统PID控制的电机调速系统技术成熟,结构简单,较稳定可靠,应用较为广泛,但也存在一些缺点,例如无法有效地克服传动对象和负载参数的大范围变化以及非线性因素对系统造成的影响,因而不能满足高性能和高精度的要求。随着模糊控制技术的成熟,应用越来越广泛,人们也开始将它应用于电机调速中。使用模糊控制技术后,能充分利用其非线性结构自寻优等各种功能,从而显著提高系统的鲁棒性（robustness）。此外,由于不需要建立被控对象的精确数学模型,系统的设计也变得较为简便。本文研究的这种新型电机调速系统,用模糊控制器替代传统的PID调节器,能明显改善系统的稳态和动态性能,有较好的控制效果[1]。
系统硬件结构
系统硬件结构如图1所示。系统主要由单片微机PIC16C63、显示器、整流电路、直流变换、斩波电路、转速检测电路、直流无刷电动机（额定电压48V,额定转速2000r/min）等组成。
PIC16C63是MICROCHIP公司的8位CMOS单片微处理器;只有35条基本指令;片内有三个多功能输入输出I/O口RA、RB和RC,其中RB、RC口为8位,RA口为5位,可直接驱动LED;3个带8位可编程预分频器的8位定时/计数器;2个CCP（捕获/比较/PWM）模块,可输出PWM信号（从RC2/CCP1和RC1/CCP2引脚输出）;192字节通用RAM,4096×14位EPROM;数字式的看门狗电路DWD;10个内部和外部中断源;程序代码加密保护;使用最高晶振20MHz;电源范围2.5～6.25V[2]。
设置CCP1模块工作于PWM方式。把脉宽值置入CCPR1L寄存器和CCP1CON&5:4&,RC2/CCP1引脚可输出高达10位的脉宽调制波形。当每次将CCPR1L中的数据再载入CCPR1H时,RC2/CCP1输出高电平;当定时/计数器TMR2的计数值等于CCPR1H的值时,RC2/CCP1输出低电平,产生脉宽。TMR2继续递增,直至计数值等于周期寄存器PR2的值,此时RC2/CCP1输出高电平,产生PWM周期,同时使CCPR1L再载入CCPR1H,如此周期循环,产生PWM信号。PWM输出周期和脉宽的计算公式如下：
PWM周期=[（PR2）+1]*4TOSC*（TMR2预分频值）
PWM脉宽=（DC1）*4TOSC*（TMR2预分频值）
式中的DC1的值由8位的CCPR1L和CCP1CON&5:4&2位组成。由此若PWM周期确定后,要获得不同占空比的PWM信号,只要改变DC1的值即可。
系统的基本工作原理为：转速由霍尔位置传感器检测,测得的实际转速与给定速度进行比较,将输入变量模糊化（fuzzification）后进行模糊推理,产生相应的PWM信号从RC2/CCP1引脚输出。图1中,当RC2/CCP1输出低电平时,六只MOSFET仍受RA口控制进行电动机的正常换相;当RC2/CCP1输出高电平时,下半部的三只MOSFET被封死。因此,只需对RC2/CCP1的输出进行PWM控制,就可以控制直流无刷电动机的转速。整流电路的输出除提供给直流电动机电源外,还通过DC-DC变换器获得5V电源提供给单片机。系统设置一个2位的DIP开关,用于选择给定转速,有四个不同的给定转速供选择,以满足不同运行状态和不同额定转速的电动机;按键K1用于显示给定转速,按下则显示给定转速,否则显示实时转速。4个LED显示器组成了显示电路。
模糊控制器
模糊控制方法
模糊控制器结构如图2所示,是一个参数自调整的模糊控制系统,其输入变量是转速偏差e和转速偏差变化率Δe,输出变量是PWM脉宽调制信号占空比δ的增量Δδ。在进行输入变量模糊化时,转速偏差e在其论域（full set）上定义3个模糊集隶属度函数,相应的语言变量为负(N)、零(Z)和正(P),其隶属度函数分布如图3(a)所示。转速偏差变化率Δe在其论域上定义6个模糊集隶属度函数,相应的语言变量为负大（NB）、负小（NS）、负零（NZ）、正零（PZ）、正小（PS）和正大（PB）,其隶属度函数分布如图3(b)所示。转速偏差e的模糊集只简单的划分为3个,而转速偏差变化率的模糊集却划分为6个,一方面是考虑模糊控制器的结构优化问题[3],优化后的模糊控制系统只有18条模糊规则;另一方面是满足控制精度的要求,根据直流电动机的运行特点,在控制时为了达到控制精度的要求,有时更注重转速偏差变化率。采用这样的结构可使系统在转速偏差变化率比较小时获得精细调节。输出量PWM占空比增量Δδ的模糊化,要充分考虑到电动机转速响应的暂态和稳态指标的协调。为了使转速偏差较大时电机能快速响应,而在转速偏差较小时又不至于产生较大的超调量,输出变量Δδ的模糊化采取两种方案,一种方案的模糊化定义5个模糊集,相应语言变量为负大(NB)、负小（NS）、零(Z)、正小(PS)和正大（PB）,其隶属度函数分布如图4(a)所示;另一种方案的隶属度函数采用单线形。两种方案由模糊控制器根据转速偏差量的大小进行自动切换。解模糊化（defuzzification）采用加权平均的重心法。
参数自调整原则
图2所示的参数自调整模糊控制器可以提高模糊控制系统的动、稳态性能。量化因子Ke和Kec及比例因子Ku对模糊系统的稳态特性和动态特性均有较大的影响。一般来说,Ke和Kec越大,系统的控制精度越高,但大偏差范围分辩率相应提高,可能导致系统超调,调节时间增加,动态特性变差。增大Ku可以提高系统的控制精度和响应速度,减少Ku能减少超调,提高系统稳定度。因此,参数自调整的一般原则为：当偏差或偏差变化率较大时,Ke和Kec取较小值,Ku取较大值,这样可以保证系统的快速性和稳定性;当偏差或偏差变化率较小时,Ke和Kec取较大值,Ku减小,这样可以避免产生超调,并使系统尽快进入稳态精度范围。
控制系统软件的主程序流程图如图5所示 。模糊控制器的初始化实际上是取出以表格形式存放在程序存储器的模糊控制规则,以初始的比例因子进行模糊判决后,将得出的控制数值以表格形式存放在RAM中,使用时可通过一个查表子程序直接提取,以满足实时控制系统的快速要求。若运行中比例因子自调整,只需要做简单的计算可获得新值;同时,还可以在不改变程序的情况下,将控制系统应用于不同参数的直流电动机。
取直流电动机系统的模型为：
G(s)=K/s(Tm+1)(Tμ+1)
式中,K为放大系数,Tm为机电时间常数,Tu为小时间常数之和。
采用MATLAB进行仿真实验,具体仿真方法见文献[4]。仿真时所有的变量进行了归一化,仿真结果如图5所示。图5（a）和图5（b）为Tm=0.4和Tu=0.02时模糊参数自调整和参数固定的两种仿真结果,图5（c）为系统参数变化为Tm=0.5和Tu=0.02时模糊参数自调整的仿真结果。由仿真结果可知,该模糊参数自调整直流电动机控制系统具有调节速度快、动态性能好、超调小、控制精度较高的特点;同时,在系统参数发生较大变化时系统的动、稳态特性变化不大,说明具有良好的鲁棒性。
实验室试运行也表明该控制系统具有良好的控制性能。
将高性能、高集成度并提供PWM信号的单片微处理器PIC16C63应用于中小功率的直流无刷电机调速系统,具有系统结构简单、成本低廉和高可靠性等优点,在结合采用参数自调整的模糊控制技术,使系统具有较高控制精度、良好的动态特性和鲁棒性,使设计也变得较为简单。该系统直接使用220V市电,其调速方案稍加改进和工艺化,便可以在许多现代化家用电器中广泛应用;如果将电机换成交流驱动的通用电机,并配以双向可控硅控制电路,则该方案的应用前景将更为广阔[5]。
我却无论如何从共享资料把该资料下载下来？？？？？？
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