课程设计报告（仿真技术项目驱动设计报告）学院：电气工程与自动化学院题目：仿真技术项目驱动专业班级：自动化123班学号： 21学生姓名：谢斌指导老师：杨国亮老师日期：2014年6月5日星期四摘要我们生活在信息与科技高速发展的信息时代，高科技产品的更新的换代也是越来越快。

作为21世纪的大学生，我们身处这样的环境中，就必须使自己能够适应这个社会所需。

自动化作为处在科技前沿的专业，我们学生就要打好基础，跟上时代的步伐。

仿真技术是一门利用物理模型或数学模型模拟实际环境进行科学实验的技术，它具有经济、可靠、实用、灵活和可多次重复使用的优点，目前已被广泛地应用于几乎所有的科学技术领域，成为分析、综合各种复杂系统的一种强有力的工具和手段。

在工业自动化领域，控制系统的分析、设计和系统的分析、设计和系统调试、改造，大量应用仿真技术。

例如，在设计前期，利用仿真技术论证方案，进行经济技术比较，优选合理方案；在设计阶段，仿真技术可帮助设计人员优选系统合理结构，优化系统参数，以期获得系统最优品质和性能；在调试阶段，利用仿真技术分析系统响应与参数关系，指导调试工作，可以迅速完成调试任务；在运行阶段，利用仿真技术可以在不影响生产的条件下分析系统的工作状态，预防事故发生，寻求改进薄弱环节，以提高系统的性能和运行效率。

为了让同学们在实践中学习，同学们自己制作GUI设计，并从中深入了解和理解计算机仿真技术与CAD。

从而为进一步实现人机对话，测量以及控制这些自动化的基本控制做基础。

从理论到实践，让同学们更好的理解计算机仿真技术与CAD，增长同学的实践和设计能力。

所以我们迫切需要一场制作GUI界面的实战训练关键字：自动化；计算机仿真技术与CAD；实践；GUI界面；能力目录第一章绪论 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 课题概述 (4)1.3 设计要求 (4)第二章GUI界面的组成部分 (5)2.1 图形用户界面设计工具的启动 (5)2.2 图形用户界面设计窗口 (5)2.3 图形用户界面开发环境(GUIDE) (5)2.4 控制对象及属性 (6)第三章界面设计原理 (7)3.1 实验原理 (7)3.2 实验器材 (7)3.3 实验目的 (7)第四章GUI界面设计 (8)4.1 GUI界面设计方法 (8)第五章系统仿真实现设计 (17)第六章实验心得 (18)结束语 (19)致谢 (19)参考文献 (19)附录 (19)第一章绪论1．1课题背景学习了计算机仿真技术与CAD的理论知识后，急需要一场GUI界面制作实践实验以加深我们对仿真技术的认识及熟悉设计GUI界面的工作流程。

“卓越工程师培养计划”主要强调“理论与实践、教与学、学校与企业”三个紧密结合，全面贯彻和落实“构思、设计、实施、运行”这种在做中学的原则，以及基于项目驱动的教学模式。

企业由单纯的用人单位变成为学生联合培养单位，高校和企业共同设计培养目标，共同制定培养方案，共同实施培养过程。

“真刀真枪”地实践，以强化学生的工程能力和创新能力。

`在一学期的计算机仿真技术与CAD理论学习后，需要将理论和实践有机的相结合。

在一定程度的专业基础知识的铺垫、杨国亮老师的实际操作引导下。

展开技能实践。

实验后加以对实验的看法，总结经验，研究GUI界面的制作方法及对课题进行讨论研发，特设下此课题。

1.2课题概述学习GUI界面的制作流程，加深对课题的认识，增加理论与实践知识。

了解GUI界面的的制作与使用。

根据要求设计出GUI界面，从设计界面标题，系统仿真模型，系统模型参数，仿真方法，运行结果，背景图的设计，背景图的切换，音乐播放的设计，尼克尔斯图、奈氏图、根轨迹、伯德图的绘制，做好实验课题。

1.3设计要求第一：设计出一个能够实现各种绘图功能的GUI界面，界面可添加其它功能如音乐的播放、背景图的切换，时钟等。

第二:界面设计美观，并使它能正常运行。

第三：GUI界面即控制系统仿真演示系统要能够囊括计算机仿真技术与CAD 所做的实验如:龙格库塔法、欧拉法、梯形法的仿真，连续系统的快速仿真、零阶保持器、采样系统的仿真、PID控制等系统仿真方法。

第二章GUI界面的组成部分2．1图形用户界面设计工具的启动1.命令方式图形用户界面GUI设计工具的启动命令为guide，格式为:① guide功能：启动GUI设计工具，并建立名字为untitled.fig的图形用户界面。

②guide filename功能：启动GUI设计工具，并打开已建立的图形用户界面filename。

2.菜单方式在MATLAB的主窗口中，选择File菜单中的New菜单项，再选择其中的GUI 命令，就会显示GUI的设计模板。

2．2图形用户界面设计窗口在GUI设计模板中选中一个模板，然后单击OK按钮，就会显示GUI设计窗口。

选择不同的GUI设计模式时，在GUI设计窗口中显示的结果是不一样的。

图形用户界面GUI设计窗口由菜单栏、工具栏、控件工具栏以及图形对象设计区等4个功能区组成。

2．3图形用户界面开发环境(GUIDE)MATLAB提供了一套可视化的创建图形窗口的工具，使用图形用户界面开发环境可方便地创建GUI应用程序，它可以根据用户设计的GUI布局，自动生成M 文件的框架，用户使用这一框架编制自己的应用程序。

MATLAB提供了一套可视化的创建图形用户接口（GUI）的工具，包括：布局编辑器(Layout Edtor)——在图形窗口中创建及布置图形对象。

布局编辑器是可以启动用户界面的控制面板，上述工具都必须从布局编辑器中访问，用guide命令可以启动，或在启动平台窗口中选择GUIDE来启动布局编辑器；几何排列工具(Alignment Tool)——调整各对象相互之间的几何关系和位置；属性查看器(Property Inspector)——查询并设置属性值;对象浏览器(Object Browser)——用于获得当前MATLAB图形用户界面程序中的全部对象信息，对象的类型，同时显示控件的名称和标识，在控件上双击鼠标可以打开该控件的属性编辑器；菜单编辑器(Menu Editor)——创建、设计、修改下拉式菜单和快捷菜单；Tab顺序编辑器（Tab Order Editor）——用于设置当用户按下键盘上的Tab键时，对象被选中的先后顺序。

2．4控制对象及属性1.GUI控件对象及类型控件对象是事件响应的图形界面对象。

当某一事件发生时，应用程序会做出响应并执行某些预定的功能子程序（Callback）.2.控件对象的描述Matlab中的控件大致可分为两种，一种为动作控件，鼠标点击这些控件时会产生相应的响应。

一种为静态控件，是一种不产生响应的控件，如文本框等。

每种控件都有一些可以设置的参数，用于表现控件的外形、功能及效果，既属性。

属性由两部分组成：属性名和属性值，它们必须是成对出现的。

①按钮(Push Buttons)：执行某种预定的功能或操作；②开关按钮(Toggle Button)：产生一个动作并指示一个二进制状态（开或关），当鼠点击它时按钮将下陷，并执行callback（回调函数）中指定的内容，再次点击，按钮复原，并再次执行callback 中的内容；③单选框(Radio Button)：单个的单选框用来在两种状态之间切换，多个单选框组成一个单选框组时，用户只能在一组状态中选择单一的状态，或称为单选项；④复选框(Check Boxes)：单个的复选框用来在两种状态之间切换，多个复选框组成一个复选框组时，可使用户在一组状态中作组合式的选择，或称为多选项；⑤文本编辑器(Editable Texts)：用来使用键盘输入字符串的值，可以对编辑框中的内容进行编辑、删除和替换等操作；⑥静态文本框(Static Texts):仅用于显示单行的说明文字;⑦滚动条(Slider)：可输入指定范围的数量值；⑧边框(Frames)：在图形窗口圈出一块区域；⑨列表框(List Boxes)：在其中定义一系列可供选择的字符串；弹出式菜单(Popup Menus)：让用户从一列菜单项中选择一项作为参数输入；此外还有坐标轴(Axes)，用于显示图形和图象。

在我设计的控制系统仿真演示系统主要使用了按钮、弹出式菜单、文本编辑器、坐标轴等。

布局编辑器(Layout editor)用于从控件选择板上选择控件对象并放置到布局区去，布局区被激活后就成为图形窗口。

在命令窗口输入GUIDE命令或点击工具栏中的guide图标都可以打开空白的布局编辑器，在命令窗口输入GUIDE filename 可打开一个已存在的名为filename图形用户界面。

激活图形窗口如所建立的布局还没有进行存储，可用File菜单下的Save As菜单项（或工具栏中的对应项），按输入的文件的名字，在激活图形窗口的同时将存储一对同名的M文件和带有.fig扩展名的FIG文件。

运行GUI程序在命令窗口直接键入文件名或用openfig, open或hgload命令运行GUI程序。

布局编辑器的弹出菜单在任一控件上按下鼠标右键，会弹出一个菜单，通过该菜单可以完成布局编辑器的大部分操作。

第三章界面设计原理3.1 实践原理利用MATLAB设计一套控制系统仿真演示系统。

首先，进入GUI设计界面，然后我就设计了一个需要登录账号和登录密码的登录界面，之后我再去设计控制系统仿真演示系统。

设计控制系统仿真演示系统，我先设计好了各个标题，用坐轴放置各个标题并把的程序写入对应的位置，之后设计输入系统数学模型，输入系统参数，系统仿真方法，运行结果，尼克尔斯图，奈氏图，根轨迹，伯德图并把对应的程序写入其回调函数之中。

最后，添加了图片的切换，音乐的播放等其它功能。

3.2 实践设备MATLAB软件、计算机、U盘。

3.3 实践目的增加GUI界面的制作实践知识，了解控制系统仿真演示系统图形的绘制与GUI 界面的制作流程。

学习GUI界面制作的知识与技术。

增加GUI界面的制作经验，体会制作GUI界面成功之后的喜悦。

总结实验经验，增加对GUI设计工作流程的理解，为下一次的实验积累经验。

最后使演示系统能够按照要求展现各种实验功能，显示出正确的实验现象。

电类专业是一门实践性很强的学科，如果没有很强的动手能力，势必很难做出好的科研成果，而计算机仿真技术与CAD的核心之一就是GUI界面的设计。

“卓越工程师培养计划”主要强调“理论与实践、教与学、学校与企业”三个紧密结合，全面贯彻和落实“构思、设计、实施、运行”这种在做中学的原则，以及基于项目驱动的教学模式。

企业由单纯的用人单位变成为学生联合培养单位，高校和企业共同设计培养目标，共同制定培养方案，共同实施培养过程。

“真刀真枪”地实践，以强化学生的工程能力和创新能力。

在一学期的计算机仿真技术与CAD理论学习后，需要将理论和实践有机的相结合。