目
录
第 一 章 绪 论 .............................................................. 1
1.1 非 线 性 系 统 研 究 概 述 ............................ 1 1.2 MATLAB 软 件 介 绍 ................................ 2 1.3 M 文 件 ......................................... 2 1.3.1 脚 本 文 件 ............................... 3 1.3.2 函 数 文 件 ............................... 4 1.4 Simulink 库 模 块 简 介 ............................ 6 1.5 本 文 的 创 新 与 组 织 结 构 ......................... 12
关 键 词 : MATLAB/Simulink 语 言 ； 系 统 仿 真 ； 相 平 面 分 析 法 ； 非 线 性 系统
南京工程学院本科毕业论文
ABSTRACT
T h e M AT LA B s o f t w a r e i s b e c o m i n g o n e o f f u n d a m e n t a l t o o l s f o r C o m p u t e r- A i d e d D e s i g n , a l g o r i t h m s t u d y a n d a p p l i c a t i o n s a c r o s s i n many areas. According to the characteristics of the phase plane a n a l ys i s o f n o n l i n e a r s ys t e m s , t h e p r e s e n t t h e s i s f o c u s e s o n t h e s t u d y o f t h e u s e o f p h a s e p l a n e a n a l ys i s o f n o n l i n e a r s ys t e m s b a s e d o n M AT LA B / S IM IM U L I N K t o o l b o x f i r s t l y. It i s s i m p l e a n d c o n v e n i e n t t o m o d e l a n d s i m u l a t e Li n e a r Ti m e - In v a r i a n t s ys t e m o r s i m p l e n o n l i n e a r c o n t r o l s ys t e m b y u s i n g M AT LA B / S i m u l i n k . H o w e v e r i t i s w e a k o r even fail for the realization of modeling and simulation of complex n o n l i n e a r c o n t r o l s ys t e m s . A m e t h o d o f m o d e l i n g a n d s i m u l a t i o n o f n o n l i n e a r c o n t r o l s ys t e m s u s i n g m - f u n c t i o n a n d S i m u l i n k i n M AT LA B e n v i r o n m e n t i s p r e s e n t e d . In t h i s t h e s i s a n d t h e m e t h o d i s s i m p l e a n d intuitive, and has a better ability of maintenance, and has the ability of t r a n s f e r a b i l i t y. T h e e ff i c i e n c y o f s i m u l a t i o n c a n b e i m p r o v e d e v i d e n t l y f o r t h e m o d e l i n g a n d s i m u l a t i o n o f c o m p l e x n o n l i n e a r c o n t r o l s ys t e m s by using the present method. Finally simulation examples demonstrate t h e e ff e c t i v e n e s s a n d t h e f e a s i b i l i t y o f t h e p r e s e n t e d m e t h o d .
第 三 章 非 线 性 系 统 相 平 面 分 析 法 的 MAT LA B 实 现 ........ 34
3.1 基 于 MATLAB 的 相 轨 迹 图 绘 制 .................... 34 3.2 典 型 非 线 性 系 统 相 平 面 分 析 法 的 Matlab/Simulink 实 现 ......................... 37 3.3 一 般 非 线 性 系 统 模 块 的 Simulink 构 建 ............ 45 3.4 高 阶 非 线 性 系 统 相 平 面 分 析 法 的 MATLAB 实 现 ...... 52
南京工程学院本科论文
摘
要
MATLAB 软 件 在 许 多 科 学 领 域 中 成 为 计 算 机 辅 助 设 计 、 算 法 研 究 和 应 用 开 发 的 基 本 工 具 。 针 对 非 线 性 系 统 相 平 面 分 析 法 的 特 点 ,本 学 位 论 文 首 次 介 绍 了 利 用 MATLAB 中 的 Simulink 工 具 箱 实 现 非 线 性 系 统 相 平 面 分 析 的 方 法 。 利 用 MATLAB/Simulink 对 线 性 定 常 系 统 或 者 简 单 的 非 线 性 控 制 系 统 的 建 模 与 仿 真 比 较 简 单 方 便 ,但 对 复 杂 非 线 性控制系统的建模与仿真实现困难。对此，本学位论文提出一种在 MATLAB 环 境 下 利 用 M 函 数 与 Simulink 工 具 箱 实 现 非 线 性 控 制 系 统 的 建 模 与 仿 真 方 法 ,该 方 法 简 单 直 观 ,维 护 性 较 好 ,具 有 可 移 植 性 ， 对 复 杂 的 非 线 性 控 制 系 统 的 建 模 与 仿 真 ,该 方 法 同 样 可 以 明 显 提 高 仿 真 的效率。最后仿真实例验证了该方法的有效性和可行性。
K e y w o r d s : M AT L A B / S i m u l i n k ; S i m u l a t i o n ; P h a s e p l a n e a n a l ys i s ; n o n l i n e a r s ys t e m s
南京工程学院本科毕业论文
南京工程学院本科毕业论文
第一章 绪 论
1Байду номын сангаас.1 非 线 性 系 统 研 究 概 述
线性，指量与量之间按比例、成直线的关系，在空间和时间上 代 表 规 则 和 光 滑 的 运 动 ；而 非 线 性 则 指 不 按 比 例 、不 成 直 线 的 关 系 ， 代表不规则的运动和突变。如问：两个眼睛的视敏度是一个眼睛的 几 倍 ？ 很 容 易 想 到 的 是 两 倍 ， 可 实 际 是 6－ 10 倍 ！ 这 就 是 非 线 性 ： 1+1 不 等 于 2。 激 光 的 生 成 就 是 非 线 性 的 ！ 当 外 加 电 压 较 小 时 ， 激 光 器犹如普通电灯，光向四面八方散射；而当外加电压达到某一定值 时 ，会 突 然 出 现 一 种 全 新 现 象 ：受 激 原 子 好 像 听 到 命 令“ 向 右 看 齐 ” 发射出相位和方向都一致的单色光，就是激光。非线性的特点是： 横 断 各 个 专 业 ，渗 透 各 个 领 域 ，几 乎 可 以 说 是 ： “无处不在时时有。 ” 非线性系统的研究几乎是与线性系统平行的看，并以提出了许 多具体方法。但是总的来说，由于非线性系统本身所包含的现象十 分 复 杂 ，因 此 也 催 生 出 了 多 种 研 究 非 线 性 系 统 的 方 法 ，如 相 平 面 法 、 描述函数法、绝对稳定性理论、李雅普诺夫稳定性理论、输入输出 稳定性理。这些方法都能用于非线性系统的研究与求解，本文所用 的方法就是其中之——相平面法。此方法用于研究一二阶非线性系 统和简单的三阶非线性系统可以比较直观的通过图像来分析和研究 系统的特性，较其他方法更加的直观，方便。 自 20 世 纪 80 年 代 以 来 ， 非 线 性 科 学 越 来 越 受 到 人 们 的 重 视 ， 数学中的非线性分析，非线性泛函，物理学中的非线性动力学，发 展都很迅速。于此同时，非线性系统理论也得到了蓬勃发展。有更 多的控制理论专家转入非线性系统的研究，更多的工程师力图用非 线性系统理论构造控制器，并取得了一定的成就。
本科毕业设计（论文）
题 目 ： 基 于 MATL AB/SIMULINK 的 非 线 性 系 统相平面分析法的实现
专业： 班级：自动化 学生姓名： 指导教师： 起迄日期：
自动化 学号:
Graduation Design (Thesis)
Phase plane analysis of nonlinear systems based on MATLAB/Simulink