MATLAB & Simulink 赋能：闭环控制系统设计加速全攻略

本课程聚焦于如何借助 MATLAB® 和 Simulink® 产品，显著加速闭环控制系统的设计进程。课程内容丰富且实用，具体涵盖以下方面：

课程要求

学员需具备 MATLAB 基础以及 Simulink 系统和算法建模能力，或拥有同等的 MATLAB 和 Simulink 使用经验，同时要对控制系统常用术语和概念有清晰理解。

课程大纲

第一部分：基础奠基与系统认知

1. 控制系统设计概述
   • 目标：全面概述 MATLAB 和 Simulink 中控制系统设计的完整流程，后续章节将深入剖析每个步骤的细节。
   • 内容：精准定义控制设计流程，涵盖线性化模型、查找系统特性、设置求解器需求、调节控制器以及测试控制器等关键环节。
2. 模型表示形式
   • 目标：深入探讨不同的建模形式，剖析每种形式的独特优缺点。
   • 内容：包括模型表示形式概述、LTI 对象以及 Simulink 模型等相关内容。
3. 系统辨识
   • 目标：详细说明如何依据测量数据精准估计系统模型。
   • 内容：涵盖系统辨识概述、数据导入和预处理、模型估计以及模型验证等步骤。
4. 参数估计
   • 目标：运用测量数据准确估计 Simulink 模型参数值。
   • 内容：包含参数估计概述、模型准备、估计过程以及参数估计建议等要点。
5. 系统分析
   • 目标：系统概述用于分析系统行为的不同分析工具和函数，如系统共振、瞬态响应等。
   • 内容：涉及系统分析函数、线性系统分析器、DC 电机分析、自动化分析任务以及开环回路分析等内容。

第二部分：进阶设计与实际应用

1. 线性化
   • 目标：深入讨论 Simulink 模型线性化方法，并验证线性化结果的准确性。
   • 内容：包括线性化流程、工作点、线性化函数以及频域响应估计等方面。
2. Simulink 中 PID 控制
   • 目标：指导学员使用 Simulink 高效建立和调节 PID 控制器。
   • 内容：涵盖 PID 流程、模型设置、PID Controller 模块、自动调参以及附加的 PID 特性等内容。
3. 经典控制设计
   • 目标：运用经典控制设计方法开发系统控制器，如 PID 和超前/滞后控制器等。
   • 内容：包括开环调节、闭环分析、PID 控制以及超前 - 滞后控制等常见方法。
4. 响应优化
   • 目标：基于设计需求和不确定参数，运用优化技术精准调节模型参数。
   • 内容：涉及优化模型响应、执行敏感性分析以及不确定参数优化等内容。
5. 控制器实现
   • 目标：详细探讨在真实系统中有效实现控制器的具体步骤。
   • 内容：包括标识控制器物理和实际限制、离散化控制器、配置控制器进行代码生成以及转换定点数据类型等关键操作。