[发明专利]一种基于MATLAB GUI的控制系统仿真分析系统

说明书

本发明的一个实施例公开了一种基于MATLAB GUI的控制系统仿真分析系统，包括：系统模型输入及转换模块、系统跟轨迹绘制模块、系统频域响应模块、系统稳定性分析模块、系统时域响应模块和系统可控性及可观性分析模块，其中，模型输入及转换模块用于实现线性连续控制系统各模型之间的转换；跟轨迹绘制模块根据输入的模型参数绘制所述线性连续控制系统的跟轨迹图；频域响应模块根据输入的模型参数对所述控制系统进行频域响应分析；稳定性分析模块根据输入的模型参数对所述控制系统进行进行稳定性分析；时域响应模块根据输入的模型参数对所述控制系统进行时域响应分析；可控性及可观性分析模块根据输入的模型参数对所述控制系统进行可控性及可观性分析。

技术领域

本发明涉及仿真领域。更具体地，涉及一种基于MATLAB GUI的控制系统仿真分析系统。

背景技术

在自动控制领域里，几乎所有的科学研究和工程应用中都有大量繁琐的计算与仿真曲线绘制任务，给控制系统的分析和设计带来了巨大的工作量。为了解决在自动控制学科领域实际教学与工程中的海量计算与分析问题，我们引进了功能强大的计算机辅助仿真分析与设计软件---MATLAB软件。现阶段，在控制系统的计算机辅助分析与设计领域中，MATLAB软件的应用已经被广泛接受。

但是，MATLAB软件要求初学者具有一定的MATLAB编程基础知识，而在本科自动控制原理的实验教学中，本科学生对MATLAB了解一般较少，这就减弱了采用MATLAB软件进行实验教学的效果。

MATLAB GUI因其可视化操作界面对于控制系统仿真软件的设计和开发是个很不错的选择，简单、易懂、操作简单。特别适用于实验教学等对程序效率要求不苛刻的软件设计。有鉴于此，运用MATLAB GUI设计并开发出了该控制系统仿真分析软件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于MATLAB GUI的控制系统仿真分析系统，在WINDOWS环境下，以MATLAB语言、MATLAB GUI为工具，设计控制系统的仿真分析系统，实现控制系统中的模型转换，系统分析和系统设计及仿真的基本功能。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种基于MATLAB GUI的控制系统仿真分析系统，包括：

系统模型输入及转换模块、系统跟轨迹绘制模块、系统频域响应模块、系统稳定性分析模块、系统时域响应模块和系统可控性及可观性分析模块，其中，

所述系统模型输入及转换模块用于实现线性连续控制系统各模型之间的转换；

所述系统跟轨迹绘制模块根据输入的模型参数绘制所述线性连续控制系统的跟轨迹图；

所述系统频域响应模块根据输入的模型参数对所述线性连续控制系统进行频域响应分析；

所述系统稳定性分析模块根据输入的模型参数对所述线性连续控制系统进行进行稳定性分析；

所述系统时域响应模块根据输入的模型参数对所述线性连续控制系统进行时域响应分析；

所述系统可控性及可观性分析模块根据输入的模型参数对所述线性连续控制系统进行可控性及可观性分析。

在一个具体示例中，所述线性连续控制系统各模型之间的转换包括：

连续传递函数模型转换为状态方程模型、零极点模型及离散传递函数模型；

状态方程模型转换为零极点模型、连续传递函数模型及离散传递函数模型。

在一个具体示例中，所述连续传递函数模型参数包括分子多项式系数NUM和分母多项式系数DEN，所述系统跟轨迹绘制模块接收所述连续传递函数模型参数，响应于点击操作，实现对线性连续控制系统跟轨迹图的绘制。