基于MATLAB的虚拟实验系统的设计——主界面及部分模块的设计毕业论文

毕 业 设 计 (论 文)

课

题 基于MATLAB的虚拟实验系统的设计

——主界面及部分模块的设计

安徽建筑工业学院毕业设计（论文）

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

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摘 要

自动控制原理是学习自动控制技术的一门重要的专业基础课程，是控制理论的基础。而实验课是自动控制原理整个教学过程中不可缺少的重要组成部分。对于初学自动控制理论课的学生来说．由于时间和专业知识的，直接利用MATLAB语言编程进行控制系统分析是极不方便的，需要在MATLAB基础上为用户开发出适用于使用的接口界面。本文就是介绍了在MATALB软件环境下开发出的自动控制原理实验教学软件。 它利用MATLAB语言的界面设计功能及其提供的控制系统工具箱对自动控制系统进行建模和进行稳定性分析、根轨迹分析、频域分析,并说明了本软件的特点、功能和效果。结果证明该软件系统可以取代传统模拟实验，它不仅能提高实验教学效率，改善实验效果，而且方便易行，具有推广应用价值。同时利用该软件可以系统地让学生掌握控制系统设计思想的演化过程以及自动控制学科专业知识，从而提高学生分析和解决实际问题的能力。

关键词：自动控制原理 建模 MATLAB 虚拟实验系统 GUI （图形用户界面）

仿真

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Abstract

Automatic Control Theory is an important professional course in learning Automatic Control. And it’s a foundation of control theory. Experiment is an indispensable part in learning Automatic Control Theory. For a beginner of Automatic Control System, it is difficult to use the MATLAB programming language to analysis the control system, due to the limited time and poor professional knowledge. So we need to develop an interface which is easy to use based on MATLAB. This paper is about developing an experimental teaching software of Automatic Control Theory in MATLAB. We make model for automatic control system and analysis the stability, root locus and frequency domain by using the interface design function and automatic control toolbox. Additionally, we provide the note about the features, functions and effects of the software. Our results demonstrate that this software can replace traditional experiment. It could not only increase the teaching efficiency and improve the experiment teach effect, but also the software is very convenient. And also this software could make the students to master the evolvement process of design method of automatic control system and professional knowledge of automatic control. Obviously, it will improve the student’s ability of analysis and solving problems.

Keywords : Automatic Control Theory Modeling MATLAB

Virtual Experimental System GUI Simulation

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目 录

目 录 .................................................... 5 1 绪论 ................................................... 6 2 虚拟实验系统的总体设计 ................................. 7 2.1 背景知识介绍 .............................................................................. 7 2.1.1 虚拟实验系统的现状分析 .................................... 7 2.1.2 MATLAB简介及其在控制系统中的运用 ........................... 7 2.2 总体设计原理 .............................................................................. 8 2.3总体设计框图 ............................................................................... 9 3系统的部分模块实现与主界面设计 ......................... 10 3.1建模模块的实现 ......................................................................... 10 3.1.1 建模设计思想及目标 ...................................... 10 3.1.2 功能介绍及设计步骤 ...................................... 11 3.2 根轨迹模块实现及实验报告生成模块的设计 ........................ 19 3.2.1 根轨迹模块的实现 ........................................ 19 3.2.2 实验报告生成模块的设计 ................................... 26 3.3 主界面的设计 ............................................................................ 30 3.3.1 设计思想及目标 .......................................... 30 3.3.2主界面模块框图 .......................................... 31 3.3.3主界面的具体设计 ........................................ 32 4 系统设计成果及实验举例 ................................ 34 4.1系统设计成果 ............................................................................. 34 4.2实验举例 ..................................................................................... 35 5 总结和展望 ............................................ 37 5.1本文工作总结 ............................................................................. 37 5.2课题展望 ..................................................................................... 38 参考文献 ................................................ 39 致谢 .................................................... 40 附录一 科技文献翻译 ..................................... 41 附录二 所用函数表 ....................................... 47 附录三 毕业设计任务书 ................................... 48

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基于MATLAB虚拟实验系统的设计

机械与电气工程系 电气工程及其自动化专业 03电气一班 后丽萍 指导老师 ***

1 绪 论

在目前有限的课堂教学和实验学时内，运用一定的仿真软件和计算机技术，使学生掌握专业的基本理论和控制系统的设计思想和方法，培养学生科研能力，是专业教学中值得研究和探讨的课题。本课题就是利用MATLAB的界面设计功能及其提供的控制系统工具箱可以开出一个用户界面良好的《自动控制原理》虚拟实验系统，以每个实验项目为本系统的各个子系统。每个子系统的具体任务包括：界面设计、实验说明（帮助文件）、数学建模、系统性能分析、仿真实验及结果分析、试验报告生成等。然后利用该套实验系统来对《自动控制原理》课程中的内容进行计算、仿真与研究。这样用仿真实验手段取代传统模拟实验明显提高实验效率、改善实验效果，同时让学习者能够了解了实验过程中参数如何选择，了解实验参数改变的依据，直观地看出参数变化对系统的影响，大大提高了实验效率，取得了良好的实验效果，既调动了学生的积极性和创造性，又培养了学生分析、设计和调试自动控制系统的能力，对创造更开放和有创意的实验环境是很有帮助，同时学习者不需要MATLAB知识就能方便的操作和应用。

本论文从资料查阅—总体设计－模块设计—撰写论文历时三个月，具体流程如下所示：

 资料查阅，熟悉课题

 确定系统框架并开始搭建总体框架

 对各个实验对象进行数学建模，并用M文件编程实现  编制各个实验环节的详细程序代码  程序总体调试，准备材料  撰写论文，科技翻译

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2 虚拟实验系统的总体设计

2.1 背景知识介绍

2.1.1 虚拟实验系统的现状分析

以往人们在分析和设计控制系统是都笔算来解决问题，后来逐渐利用计算机采用Basic、Fortran和C语言完成控制系统的计算机辅助设计（CACSD）。自从MATLAB与1984年诞生以来，这一切都发生了改变。

我们知道自动控制原理与系统是自动化、机电一体化等专业教学中重要的专业课，特别是在信息时代，自动化技术是一个最为活跃的推动力，特别是控制理论目前已经发展到一个新阶段：智能控制理论和大系统理论，使得控制理论贯穿与整个社会的各个领域，从自然科学领域到社会科学领域，都可见到控制的踪迹。

但是，由于《自动控制原理》又是一门理论性极强的课程，对学生的数学功底（特别是积分变换理论和矩阵理论）要求很，课程中的很多结论非常抽象。比如：稳定性分析、时域频域分析、根轨迹图、波特（Bode）图、乃氏（Nyquist）图、尼氏（Nichols）图等。而且实验课是《自动控制原理》整个教学过程中不可缺少的重要组成部分，对于初学自动控制理论课的学生来说．由于时间和专业知识的，直接利用MATLAB语言编程进行控制系统分析是极不方便的。

现在，借助MATALB强大的科算功能、灵活的仿真功能（SIMULINK）、便捷的编程功能和高质量的绘图功能，以及丰富详尽的控制工具箱（TOOLBOX），可以用图形显示和动画显示的方式使教师和学生具体地掌握控制理论中的抽象结论，并可以随意改变系统参数，观察系统的性能指标的变化，从而对控制理论有一个更深刻的理解，并激发学习者的开拓意识和创新精神。

目前高校中现成的基于MATLAB的控制理论课程的教学辅助系统几乎是风毛麟角，即使有，也是功能十分简单的仿真分析系统，没有实现真正意义上的辅助教学。我们拟开发这样一个辅助教学系统，具有良好的人机交互界面，方便的系统仿真功能，灵活的系统参数设置功能，强大的图形显示输出功能，同时控制算法可以自行编制。

2.1.2 MATLAB简介及其在控制系统中的运用

MATLAB语言是当今国际上科学界（尤其是自动控制领域）最具影响力、也是最具有活力的软件。它起源于矩阵运算，并已经发展成一种高的度集成的计算机语言。其开发的环境、功能极强的矩阵运算、图形绘制、数据处理、各种工具

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箱、以及象“草稿纸”一样的工作空间等许多优点，使其提供了强大的科算、灵活的程序、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其它程序和语言接口功能。

作为一个专业的科学计算软件，MATLAB的功能首先在应用，即应用现有函数和工具（箱）解决具体问题。MATLAB的配套工具箱尤其值得一提，这些工具箱将一流专家学者的理论和经验与MATLAB高技术计算环境的内在效力及灵活性有机地集成为一体。用户不仅可快速获得特定问题的准确答案，而且能随时对各类计算或测试数据进行可视化处理。

此外，MATLAB还有一个功能强大的、可视化的、交互环境的工具SIMULINK，用于模拟非线性动态系统。SIMULINK提供了一个用于创建动态系统对角模块的图形用户界面，使用框图式动态系统仿真工具SIMULINK可以方便地建立控制系统原型和控制对象模型，通过仿真不断地优化和改善用户的设计。无论是离散的、连续的、条件执行的、多采样的或混杂的系统，SIMULINK都是描述动态系统模型的最佳工具

2.2 总体设计原理

本虚拟实验系统是在MATLAB6.5版本的语言平台上开发的，在设计中我们采用自上而下的需求分析，首先确定整个系统的总体框架，然后将每个实验项目作为本框架的各个子系统，确定统一的接口。在代码的实现上，我们采用自下而上的编程思想，分别完成每个子系统，在进行分析和调试后通过确定的接口参数完成整个系统的拼装。完成后对整个系统进行实验分析、调试和测试。

本软件的功能是根据科研、教学、相关实验和课程设计等的需要，辅助学习者完成控制系统分析与设计过程中所涉及到的各种计算和绘图等，提供一个方便的系统分析和综合的软件操作平台．本软件具有如下的功能：

1）系统输入形式多样化：输入模型既可以是多项式形式，又可以是零、极点形式，或状态空间表达式的形式，只需通过按钮进行选择。

2)绘图功能：能准确地绘制出系统的Bode图、Nyquist图、根轨迹图及系统任意输入下的响应曲线。

3)分析功能：根据各种分析需要求出系统的超调量、调节时间等各种时域性能指标或幅值裕度、相位裕度等频域性能指标。

4)校正器设计：对需要校正的系统进行串联校正器的计算机辅助设计，并绘制出校正前、后系统的Bode图、单位阶跃响应曲线图，根轨迹图以及阶跃响

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应曲线图等图形，显示校正前、后系统的时域、频域性能指标，便于设计者进行比较、分析。

5)美观、操作简便：本文所研制的基于MATLAB的控制系统分析与设计软件包具有Widows程序风格，人观简洁，操作简单，易于应用。

2.3总体设计框图

按照上述设计思想和满足《自动控制原理》的课程教学内容、科研、相关 实验和课程设计等设计出本虚拟实验系统的总体框架（见图2.1）

图2.1 虚拟实验系统的总体框架

介绍了系统的总体构架后，下面来具体对各模块设计与实现进行介绍。由于本课题是由我和陶睿同学共同完成的，在本次设计中陶睿同学主要负责的稳定性分析、频域分析、数字PID控制、实验报告生成。所以这三部分的具体实现原理及方法，详见陶睿同学的论文，在此不在累述。我负责系统的主界面设计、数学建模、根轨迹分析部分、实验报告生成及系统的总体调试。下面我来一一给予介绍。

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3系统的部分模块实现与主界面设计

3.1建模模块的实现

3.1.1建模设计思想及目标

研究控制系统我们需要根据其中物理量的变化，把它们彼此之间相互作用的关系和各自的变化规律用数学形式描述出来，此即为建模。建立描述控制系统运动的数学模型是控制理论的基础。通常控制系统中建模思想如图2.2所示：

图3.1 控制系统的模型

上图是典型的基于偏差控制的反馈控制系统简图，设定值与反馈量的偏差通过控制器作用于被控对象，达到输出量跟随设定值的目的。建立数学模型就是要找到一种合适的手段，详细描述被控对象的运动规律，从而为控制器和反馈的设计提供可靠的依据。

建模的方法有很多种，其中应用最为广泛的是：演绎法、归纳法、混合模型三种方法。本设计中用的是演绎法,即通过定理、定义、公理等已经验证了的理论来推导出数学模型。首先我们需要对模型进行分析，通过物理规律来建立相应的方程，并对所得方程进行拉普拉斯变换，从而求出传递函数。其次，用绘制系统方块图的方法来求出传递函数，这包括系统方块图的绘制，方块图的化简以及最后的结果。再次，用SIMULINK进行仿真，最后，将系统的阶跃响应曲线画出。我们的主要目标是使学生了解传递函数的求解过程，并能直观地从仿真模型中看到实验结果和判断系统是否稳定。

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3.1.2 功能介绍及设计步骤

我们的建模主要分为三个主要部分：（1）机械系统的建模，我们使用的是弹簧小车模型。（2）电学系统的模型，我们使用的是电阻电容模型。（3）自动化系统模型，我们使用的是速度控制系统模型。 （1）机械系统模型（弹簧小车模型）

典型的机械系统是由阻尼器α、弹簧k、和质量m或转动惯量J组成。质量m，转动惯量和弹簧k 如同电路系统中的电容和电感

一样是贮能元件,而阻 图3.2 弹簧滑块系统图

尼器α如同电路中的电阻是耗能元件。弹簧小车模型是机械系统中一个比较典型的系统，在这个模型中，我们以m代表物体的质量，B代表阻尼系数，K代表弹簧的虎克系数。弹簧系统图如示：

1.弹簧模型的框架设计及实现

根据建模方法和设计目的，我们设计出如下所示的框架图

弹簧模型窗口 系统输入参数 开/闭环 SIMULINK系统微分方程系统方块图方块图化简实验结果仿真阶跃响应曲线退出 根据模型框架，首先新建一个GUI（图形用户界面），将模块涉及到的工具

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图3.3 弹簧小车模型框架图

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箱中的对象控件拖至主界面，选择的控件在按照统一的格式在界面上布置好，然后运行，得到相应的M文件。定义变量，在各个pushbutton按钮下添加完成相应功能的代码。在添加完毕后，运行调试直到成功。最后得出弹簧小车的界面，见图3.4，在主界面的左上角是用户输入参数框，右上角是模型图，右下角为功能实现按钮，用户可在此处了解描述系统物理规律的微分方程、系统的方块图，并通过其得出与输入参数相对应的传递函数。

图3.4 弹簧小车的界面

2.弹簧模型主要按钮程序的流程图：

我们弹簧模型界面上有七个按钮，其中“退出”按钮可以在GUI设计是设定它的属性为close，运行后就可以实现退出功能了，“系统微分方程 ”、“系统方块图”、“方块图化简”、“实验结果”、“SIMULINK仿真”、“阶跃响应曲线”按钮，都是由调用后台程序，来实现按钮的功能的。在这就不一一画出每一个按钮后台程序的程序流程图了，以“阶跃响应曲线”按钮后台程序流程图为例（本系统中最难的）。阶跃响应按钮对应pushbutton6，其程序流程图如图3.5所示:

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开始从用户区获得参数求出与输入参数相对应的传递函数将其表示成num/den的形式用留数定理将其展开并求出r、p、k，并给参数赋值M! =0noi=1s=s+ r (i)*exp ( pi)*tyesi<=nyesnoplot绘制阶跃响应曲线结束 图3.5 pushbutton6下程序流程图 （2） 电阻电容模型

电阻电容模型是电学系统模型中最典型的模型,也是我们在《电路》重点介绍的，所以在此就不介绍该模型的结构和组成了。

1.电阻电容模型的框架设计与实现

根据建模方法和设计目的，我们设计出如下所示的框架图

二阶电路模型主窗口 输入相应的参数 系统微分方程 系统方框图及化简

图3.6 二阶电路模型框图

Simulink仿真 阶跃响应图 13

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根据模型框架，首先新建一个GUI（图形用户界面），将模块涉及到的工具箱中的对象控件拖至主界面，选择的控件在按照统一的格式在界面上布置好，然后运行，得到相应的M文件。定义变量，在模型中，由用户来输入相应的参数，因此必须定义相应的全局变量，以便接收用户在界面上输入的参数。在各个pushbutton按钮下添加完成相应功能的代码。在添加完毕后，运行调试直到成功。最后得到的界面见图3.7，在主界面的左上角是用户输入参数框，右上角是模型图，右下角为功能实现按钮，用户可在此处了解描述系统物理规律的微分方程、系统的方块图，并通过其得出与输入参数相对应的传递函数。另外，通过Simulink仿真和系统的阶跃响应图可以直观的看到阶跃输入与输出的关系以及判断系统是否稳定。

图 3.7 电阻电容模型界面

2．电阻电容模型主要按钮程序的流程图：

同理，在本模型中的按钮与弹簧模型中的七个按钮所要实现的功能相

同，其中在本模型中“跃响应曲线”按钮的程序流程图，由所变化。其流程图见图3.8:

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开 始 从用户区获得数据 求出输入参数相对应的传递将其表示成num/den的用留数定理将其展开并求出r、p、令t=0:0.01:3,q=size(t),M=length(k),n=length(r),s=zero(k) 是 m=0 否 i=1 则s(1)=k s=s+r(i)*exp(p(i)*t

i<=1 是 否 Plot(t,s)绘制阶跃响应曲结 束 图3.8 二阶电路阶跃响应流程图

（3）自动化系统模型

我们这里讨论的自动化系统是其中的机电系统，而电机是机电系统中应用最广泛的一种旋转设备，其类别很多，在这个模型中，我们用K 表示放大器的放大系数，其他属于电机的结构,在这里就不叙述了。

1 模块主体框架图设计与实现,

根据建模方法和设计目的，我们设计出如下所示的框架图,见图3.9所示:

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系统微分方程系统方块图方框图化简速度模型窗口 系统输入参数 开/闭环? SIMULINK实验结果仿真阶跃响应曲线退出 根据模型框架，首先新建一个GUI（图形用户界面），将模块涉及到的工具箱中的对象控件拖至主界面，选择的控件在按照统一的格式在界面上布置好，然后运行，得到相应的M文件。定义变量，在模型中，由用户来输入相应的参数，因此必须定义相应的全局变量，以便接收用户在界面上输入的参数。在各个pushbutton按钮下添加完成相应功能的代码。在添加完毕后，运行调试直到成功。最后得速度控制系统模型的窗口如下图3.10所示:

速度控制系统模型界面的左上角是用户输入参数框，在这个参数框中包括

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图3.9 速度控制系统模型主窗口

图3.10 速度控制系统模型主界面（闭环）

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供用户选择的按钮，这是由于该系统既可在开环下运行，又可在闭环下运行。右 上角是模型图，右下角为功能实现按钮，用户可在此处了解描述系统物理规律的微分方程、系统的方块图，并能得出与输入参数相对应的传递函数。另外，通过SIMLINK仿真和系统的阶跃响应图（本模型由于未对电动机里的系数进行合理的设值，所以不能确定传递函数的具体形式，从而未画相应的阶跃相应图。）可以直观的看到阶跃输入与输出的关系以及判断系统是否稳定。由于此模型既可在开环(图3.11)下运行，又可以在闭环(图3.10)下运行，所以用户在使用时，必须对其进行选择，否则，将会显示“请在参数框中选择参数”的提示语!见图3.12:

图3.11 速度控制系统模型主界面（开环）

图3.12 速度控制系统模型主界面（没有选择）

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在上述两个模型中，在SIMULINK仿真的模块实现中，我们将与系统方块图中相对应的SIMULINK中的模块组合起来，并以创建子模块的形式将其中的主体模块封装到一个子模块当中，用户可以通过双击子模块的方式来获取内部模块的具体信息。

2. 速度控制系统模型的主要按钮程序的流程图：

本模型中因为多了radiobutton按钮，所以pushbutton按钮下的程序实现就有了变化，radiobutton是一个单选按纽，用户可根据实际情况对其进行选择，现将其中一个pushbutton按钮下的流程图展现如下(其他按钮与其相仿)：

系统方块图(pushbutton2)（注：radiobutton1（闭环）与radiobutton2（开环）句柄值不可能同时为1，因为已在程序中设计它们为互斥按钮。）

图3.13 pushbutton按钮下的流程图

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3.2 根轨迹模块实现及实验报告生成模块的设计

3.2.1根轨迹模块的实现 (1) 根轨迹设计原理

根轨迹法是一种求系统闭环极点的图解方法，即根椐系统开环极点和零点，研究系统某一个或某几个参数的变化时，系统闭环极点分布变化的趋势，可用于分析系统，而且是改善系统性能的有效途径。对于图3.14的闭环系统：

图3.14 闭环系统图

其特征方程为：1+G（s）H（s）=0，对于满足此方程的所有S的值都是闭环的极点,且满足G(s)H(s)e换为：

jG(s)H(s)ej1800(2l1)的指数方程，可将此指数方程变

G(s)H(s)1 ………. ………. ………. ……….幅值条件 G(s)H(s)1800（2l+1）(l=0,1,2 …….)………...相角条件

对于满足幅值条件和相角条件的S值，就是给定参数的闭环极点，也即为根轨迹上的点。对于开环系统中的增益k，当k由0变化到无穷大时，在S平面上满足幅角条件的点所构成的图形就是根轨迹图。在根轨迹上的每一点对应于一个闭环极点，每一个闭环极点对应一个参数k，并可以利用幅值条件确定该点对应的k值。设系统的开环传递函数为：G（s）H（s）=k(s+Z1)．．．(s+Zm)/(s+P1)．．．(s+Pn)， 由幅值和相角条件得出：

_jJ1i1MNi180(2l1)(l1,2,)0ksZjj1M＝１

sPi1Ni其中，θ角是S平面上任一点到闭环零点与正实轴的夹角；角是S平面上任意点到闭环零点的夹角。

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(2) 设计思想及目标

在实际工程中，一个控制系统的被控对象常常是已知的，其性能指标也是预先给定的，要求设计者选择合适的结构和参数，使控制器与被控对象能组成一个其性能指标能满足要求的系统，这类问题是控制系统的综合问题，而系统综合的目的是在原控制系统中引入合适的附加装置，使原有系统的性能缺点得到校正，从而满足工程要求的性能指标。而引入的附加装置即为校正装置，所以对控制系统进行串连校正实质上是选择合适的校正装置对系统进行校正，使系统的性能附合设计的性能指标用根轨迹法对控制系统进行串连校正，即是根据已选定的串连校正方法，按照一定规律确定出校正装置的参数，进而绘制出校正后系统的根轨迹图，并估计是否满足设计要求。如果认为可以满足设计要求，再对系统进行分析检验，如果符合了系统规定的性能指标，则设计结束。如果不符合，通过调整校正装置参数对系统进行再次校正，直到满足规定的性能指标为止。或者从给定的性能指标出发，并结合系统的条件，应用现代控制理论得方法进行系统校正串连校正结构图如图3.15所示：

图3.15 串连校正结构图

本模块系统的性能指标是以最大过调量Mp、调整时间Ts和稳态误差系数K的形式给出的，用根轨迹法对系统进行串联校正，首先是使瞬态性能指标满足设计要求，确定出闭环主导极点在S平面上的位置。在设计系统时，如果未校正系统的开环增益为某一数值时，瞬态性能符合设计要求，则设计校正装置使系统稳态误差满足设计要求；如果未校正系统的开环增益为任何数值时，瞬态性能都不能符合设计要求，则需设计校正装置使系统的瞬态性能满足设计要求并检验系统的稳态性能，或先使系统的稳态性能满足设计要求，设计出校正装置后，再检验闭环主导极点是否满足主导条件。通过串联校正后，最终使系统的瞬态性能和稳态性能都能满足设计要求。

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(3) 功能介绍及设计步骤

根据根轨迹模块的设计目标设计出如图所示的总体框图：

图3.16 模块设计总体框图 绘制根轨迹图 几何法超前校正 最大法超前校正 滞后校正 解析法超前校正 根轨迹分析根轨迹法 进行串联校正 求系统传递函数 ①绘制根轨迹按钮的实现

在MATLAB中，提供了求系统根轨迹的函数rlocus()，其函数命令调用格式为：rlocus(sys) 、 rlocus(sys,k) 、[r,k]=rlocus(sys)。

rlocus(sys)函数命令用来绘制SIOS的LIT对象的根轨迹图。给定前向通道传递函数G(s)，反馈通道为kH(s)的受控对象（其增益k取值为0～∞）。

利用MATLAB提供的函数rlocus()，可以通过系统的开环传递函数绘制其闭环的根轨迹图。其基本调用格式为：

R=RLOCUS(SYS,K)

其中SYS是系统的开环传递函数描述，K是系统增益向量，也可以缺省并使用MATLAB提供的向量；R是返回的根轨迹数据。如果不设返回值，MATLAB就自动绘制系统的闭环传递函数的根轨迹。

例如，本模块中提供的参数如下： 被控对象Gp（s）：num= [1],den= [1 5 4 0], 所以Gp（s）=

11s35s24s0反馈通道H（s）：num= [1] ，den= [1]， 所以H（s）=1

控制器Gc（s） ：num= [1] ，den= [1]，

所以Gc（s）=1 点击绘制根轨迹按钮，绘制出如图3.17所示的根轨迹：

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图3.１７ 系统生产得根轨迹

②根轨迹法对系统进行串联校正的实现：

本模块采用了几何法超前校正、最大法超前校正、滞后校正以及解析法超前校正对系统进行校正。其模块框图见图3.2.5

图3.18 串联校正的模块框图

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下面我以几何法超前校正对系统的校正为例，具体说明这个校正方法及其实现步骤。其它三种校正方法与几何法超前校正方法类似，在此就不具体介绍了。

几何法超前校正按钮的模块框图

开 始 接受校正参数 获得K值 几何法校正 求得校正前系统模型 绘制校正 后系统根轨显示校正前 性能指标 绘制校正前 根轨迹图 显示校正 传递函数 显示校正前后性能指标

结 束 图3.19 几何超前校正模块框图

几何法超前校正是根据要求的动态品质指标，确定闭环主导极点sd的位置，计算该点在复平面的相角为。再计算使根轨迹通过主导极点sd的位置确定后，

sd所需的补偿角c，c=-1800-。作的角平分线，在角平分线的两侧作c/2分别与坐标轴交于两点，右侧为零点，左侧为极点，由此可得出校正装置的零、极点。相应的几何图形如图3.20：

图3.20 几何法超前校正零、极点确定几何图

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几何法超前校正的设计步骤及其成果

根据几何法超前校正的模块框图，按照以下步骤：

a. 由给定的系统瞬态性能指标确定闭环期望极点S d在S平面上的位置； b. 计算超前校正装置应提供的相角； c. 设计超前校正装置；

d. 计算校正后系统在闭环期望极点S d的增益值，检验系统的稳态误差系数是否满足设计要求；

e. 绘制校正后系统的根轨迹图，确定除闭环期望极点外的其他闭环极点的位置，并估算这些闭环极点和零点对系统瞬态性能的影响。

我们对上个模块的进行几何法超前校正，得出：

a.校正前性能指标: ：最大过调量Mp为0.2，调整时间Ts为4s,=0.5,Sd=-n=-1j1.73。 b.校正装置的传递函数Gc(s)= s+1／s+4

c.校正后系统开环传递函数Gp（s）Gc（s）H（s）=k/s(s+4)(s+4) d.绘制校正后系统的根轨迹图如图所示：

图3.21 几何法校正后根轨迹图

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③求系统传递函数

MATALB提供了许多功能强大的内部函数可以构建和处理系统的传递函数。包括多项式求根，传递函数的零极点和增益，传递函数部分分式展开等等。能够非常方便快捷地建立起系统的传递函数模型。

在MATLAB 环境下对控制系统进行仿真是，用mun和den来命名，即num=[bm,bm-1，．．．，b1，b0] den=[am，am-1，．．．a1，a0]，然后用MATLAB中提供的tf2zp()函数,来求取其传递函数,零极点和增益.其基本调用格式如下:[Z,p,k]=TF2ZP(NUM,den),所以在本求传递函数按钮中调用该函数,当我们在输入模块中输入num= [„„], den= [„„],点击求传递函数按钮,就可以求出传递函数, 零极点和增益

（4）根轨迹设计成果

在分别实现根轨迹模块图中的每个按钮的功能后, 根据模型框架，首先新建一个GUI（图形用户界面），将模块涉及到的工具箱中的对象控件拖至主界面，选择的控件在按照统一的格式在界面上布置好，然后运行，得到相应的M文件。定义变量，在模型中，由用户来输入相应的参数，在各个pushbutton按钮下添加完成相应功能的代码。在添加完毕后，运行调试直到成功。最后得出根轨迹的窗口:

图3.22 根轨迹分析窗口

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3.2.2 实验报告生成模块的设计 (1)设计思想及目标

为了使实验过程中的实验目的与原理、实验步骤、数据、框图以及分析和设计结果等能够在实验模块界面中显示，我们做了实验报告生成这个子系统。我们的目标是用户就可以根据自己的需要，点击本模块上“实验报告生成”这个按钮，保存实验过程中的目的与原理、相关数据、分析步骤以及实验结果等内容。即当用户做完实验后系统可以自动生成相应形式的实验报告，然后可以直接打印出实验报告。

(2)实验报告框图

在根轨迹实验中,我们将实验报告分成三页显示，在根轨迹的主界面上，通过点击“实验报告生成”按钮，得到三个下拉菜单：（1）实验原理与目的，（2）实验步骤,（3）实验结果,实验报告框图如图3.23所示：

根轨迹界面 实验报告生成 实验原理和目的 实验结果 实验步骤 校正前特性 校正后特性 最大法超前校正

几何校正 滞后校正 解析法超前校正

图3.23 实验报告框图

其中实验目的与原理包括实验目的，内容以及思考题；实验步骤则阐述了

根轨迹图的绘制、根轨迹设计校正装置的四种不同方法以及校正前后系统零、极点和开、闭环传递函数的求法；实验结果则描绘了校正前系统的特性，主要以根

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轨迹图的形式显示出来；校正后系统的特性是按照四种不同方法的校正，分别对校正后实验结果以根轨迹图的形式显示出来。实验报告生成完成以后，由系统原先给定的参数及特性，再根据实验过程中的四种不同的校正方法，用户可以根据自己的需要，通过点击“实验报告生成”这个按钮，随心所欲地显示校正前后系统的特性，如根轨迹图以及传递函数等。用户也可以改变实验系统中的参数，动态地在“实验报告生成”这个按钮下显示校正前后系统的特性。

(3)实验报告的生成

用户界面上建立一个FIGURE文件，并生成M文件，再将自己在实验过程中用到的实验目的与原理、参数，分析的过程以及设计结果等导入到实验报告中，最后编译M文件程序后，完成整个子系统的实验的调用。

在主函数（主界面）中对生成实验报告各函数的调用相类似，下面是调用函

数chaoqianfa()即：用超前校正法生成实验报告时主函数中的主要代码：

function Untitled_21_Callback(hObject, eventdata, handles)

global nump denp numh denh l14 l27 l24 l26 figure(chaoqianfa)

①实验目的和实验原理的生成

利用MATLAB软件的GUI界面编程，生成一个m文件，再将该实验的目的、内容和相关的原理写入m文件。这样在运行主程序的时候，该m文件会被自动调用，弹出“实验目的与原理”界面，见图3.24：

图3.24 ‘“实验原理与目的”界面

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②实验步骤的生成

利用MATLAB软件的GUI界面编程，生成一个m文件，再将实验的详细步骤写入m文件。这样在运行主程序的时候，该m文件会被自动调用，弹出“实验步骤”界面，运用GUI界面编程，结果如图。

3.25 “实验步骤”界面

③实验结果显示

同样利用GUI界面生成m文件和fig文件。然后将用户在实验过程中涉及到的校正前后相关参数、公式设置成全局变量，然后将其导入该m文件。根据用户进行的不同系统分析，在主界面中调用相应的fig文件，显示不同的实验分析结果。包括校正前系统的根轨迹和系统的性能指标，以及在选用校正方法校正后系统的相应的校正环节传递函数、校正后根轨迹和系统的性能指标。我们从四种校正方法中选取一中来说明,就选最大法超前校正。校正前系统根轨迹和性能指标见图3.26，选用最大法超前校正对系统进行校正，校正后的根轨迹和系统性能指标见图3.27。

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图3.26 校正前实验结果

图3.27 校正后实验结果

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3．3 主界面的设计

3.3.1 设计思想及目标

作为强大的科学计算软件，MATLAB也提供了图形用户界面的设计和开发功能。图形化用户界面（Graphical User Interfaces）,简称GUI，是一种图形化的沟通界面，通过此界面可以很方便地达到一些特定的控制的操作，而这些界面调用MATLAB来进行运算处理操作。GUI是未来的趋势，因为人类对于图形辨识的能力远远超过其他表达方式，因此借助GUI程序能够设计出专属某个主题的图形化界面。MATLAB中的基本图形用户界面对象分为3类：

1)界面控件对象(uicontrol)：能建立按钮、列表框、编辑框等图形用户界面对象。

2)下拉式菜单对象(uimenu):能建立下拉式菜单和子菜单等图形用户界面对象。

3)内容式菜单对象 (uicontextmenu) ：建立内容式菜单用户界面对象。 图形对象不仅包括界面控件对象，下拉式菜单对象和内容式菜单对象，而且还包括图形、坐标轴、线条、曲面、文本和它们的子对象。其中，计算机屏幕是根对象，它是其他对象的父对象；图形窗口是计算机屏幕的子对象；坐标轴，界面控件对象，下拉式菜单对象和内容式菜单对象是图形窗口的子对象；图像、线条、曲面、等是坐标轴的子对象。在MATLB中的GUI对象层次结构如图所示：

Root计算机屏幕 Figure图形窗口对象 Uicontextmenu 对象 Uimenu 对象 Axes 对象 Uicontrol 对象 Image 对象 Light 对象 Line 对象 Patch 对象 Rectangle 对象 Text 对象 图3.28 MATLAB中的GUI对象层次结构图

在MATLAB中，每个图形对象都是由一个数字来标识，叫句柄(Handle)。每创

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建一个对象，就为它建立一个唯一的句柄，用来唯一地确定该对象。计算机屏幕作为根对象，其对象句柄通常为零；其他的图形对象句柄是浮点值。MATLAB可以获得图形，坐标轴，uicontrol，uicontextmenu，uimenu和其他对象的句柄。具体地讲，可以通过下述3个函数来获得对象句柄值。

  

gcf 获得当前图形窗口的句柄值。

gca 获得当前图形窗口内当前坐标轴的句柄值。 gco 获得当前图形窗口内当前对象的句柄值。

利用上述对象和MATLAB进行界面设计的方法，进行周密的组织、设计，来设计出一个界面良好、操作简便、功能强大的图形用户界面。同时在摸索过程中不断的改进我们的界面，使得程序最终可以达到我们预定的设计目，即设计出一个界面良好、操作简便、功能强大并且具有丰富的在线帮助的图形用户。

3.3.2主界面模块框图

我们设计得主界面是让用户可以很快的了解该软件的功能并可以很简单的通过图形用户界面来对该程序进行操作。主界面模块框图如图3.29:

在我们得主界面上有六个窗口组成：

1)实验操作窗口： 通过该连接可以将用户导入实验操作的子窗口，该窗口的设计目的是为了让用户有个可以实现自己模型的平台，这个平台是为了那些不满足于现有的实验项目的用户，结合模型元件库就可以设计出适合不同用户的平台。

2)模型元件库： 这个部分包含有5个元件库，是配合实验操作窗口所设计的，是为了方便用户的建模，使得用户不需要再进入MATLAB的SIMULINK来调用相应的模块。

3)仿真实验项目： 这是我们该程序的主体，其包括了我们所完成的六个实验项目的链接，通过相应的链接我们可以进入不同的实验子窗口，在各个实验的窗口中我们就可以完成各个实验项目。

4)仿真模型： 这个部分包括了三个仿真实验模型，其分别是机械，电路和自动化模型，在其各自的窗口中我们可以通过图形用户界面很方便的了解自动化控制中几个比较典型的模型，对于学习自动化理论的用户来说是相当方便的。

5)帮助： 这个部分是为了让用户在使用该软件的时候尽快的了解软件的使用方法和为了用户在使用软件时遇到的一些问题进行解答。

6)完成 ： 是为了在用户结束使用的时候退出MATLAB或退出实验窗口所设

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立的。

虚拟实验系统主界实验操作窗口 模型元件库 仿真试验项目 仿真模型 帮助 完成 输入元件库输库连出续元线件性库环节元件非库离线散性线元性件环库节元件弹簧小车模型电路模型自动化模型 的主界面，具体设计步骤如下：

菜单的建立，在MATLAB中可以通过命令行方式和GUI设计工具中的菜单编辑器Menu Editor两种方式来建立菜单。在本次设计中我采用了GUI设计工具中的菜单编辑器Menu Editor。首先新建一个GUI（图形用户界面），根据主界面的模型框架，在菜单编辑器建立菜单，然后运行，得到相应的M文件。在得到的M文件中，定义变量，进行各个模块的调用。下面举一个“仿真模型”菜单的调用

%仿真模型

fzsyxm=uimenu(gmain,'Label','仿真模型(&F)','Call','clear all'); state=uimenu(fzsyxm,'Label','模型一：弹簧小车模型(&T)','Call','clear all');

uimenu(state,'Label','界面仿真方式(&J)','Call','tanhuang');

3.3.3主界面的具体设计

根据主界面的模块框图，我们就可以在图形用户界面（GUI）里设计出我们

性自动控制系统稳定根轨迹实验窗口频域分析窗口自控系统静态误差线性二阶系统数字PID实验指导控制关于虚拟实验系统退出实验退出MATLAB 3.29 主界面模块框图

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state=uimenu(fzsyxm,'Label','模型二：电路模型(&D)','Call','clear all');

uimenu(state,'Label','界面仿真方式(&J)','Call','dianlu'); state=uimenu(fzsyxm,'Label','模型三：自动化控制模型(&Z)','Call','clear all');

uimenu(state,'Label','界面仿真方式(&J)','Call','zidong'); 其中，‘tanhuang’ 、‘dianlu’ 、‘zidong’分别是弹簧小车模型、电路模型、自动化控制模型的M文件。最后生成新的M文件:mian.m文件,在运行该文件,得到图的主界面

图3.30 虚拟实验系统的主界面

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4 系统设计成果及实验举例

4.1 系统设计成果

经过三个月的努力，我们建立了一个用户界面良好的《自动控制原理》虚拟实验系统。该系统主界面见下图4.1

图4.1 系统主界面效果图

在这个系统中实验全部用软件来实现，只需利用现有的计算机就可完成“自动控制原理 课程的实验，它太大减少购置仪器的经费，不愧为一种“价廉物美”的替代实验手段。该系统是中文界面，具有人机界面友好、结果可视化的优点。可实现资源共享和多任务并行的要求。对用户而言，操作简单易学且无须编程，参数输人与修改是活．具有多次或重复仿真运行的控制能力，可以显示校正前后系统的特性曲线，能很直观漂亮地绘制出控制系统的阶跃响应曲线、伯德图、乃氏图和根轨迹图．这些很强的交互能力使其在自动控制原理的实验中可以发挥理想的效果。重要的模型参数、输人数据、设计与仿真结果可以保存下来。保存下来的模型参数可用于重复进行系统分析、设计与仿真；保存下来的输人数据、设计与仿真结果可以作为撰写实验报告的素材。下面我们具体举根轨迹实验说明。

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4.2实验举例

在此，我们以根轨迹实验为例简要地说明本虚拟实验系统在《自动控制原理》实验中的应用，展示一下本虚拟实验系统的功能。

从WINDOWS中进入自动控制原理虚拟实验系统，单击系统主界面上的仿真实验项目下拉菜单中的“根轨迹实验窗口”按钮，进入根轨迹实验窗口，如图所示

图4.2 根轨迹分析窗口

 在输入参数区输入实验数据，如:

被控对象Gp（s）：num= [1],den= [1 5 4 0], 反馈通道H（s）：num= [1] ，den= [1]， 控制器Gc（s） ：num= [1] ，den= [1]  点击求传递函数按钮,在显示区得出：

开环零点：无；开环极点：0，-1，-4； Gp（s）Gc（s）H（s）=

11s35s24s0=

1

s(s1)(s4) 点击绘制根轨迹，在坐标区显示出该系统的根轨迹图

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图4.3 系统绘制出的根轨迹图

 点击滞后超前校正按钮，在坐标区显示出校正后的系统根轨迹图

图4.4 校正后的根轨迹图

 最后我们点击试验报告生成菜单，自动生成试验报告。我们由实验报告生成

模块中知道：实验报告包括实验原理与目的（图3.24）、实验步骤（图3.25）、和实验结果（图3.26和图3.27）。等三部分都生成好后，就可以打印出实验报告，本次实验结束。

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5 总结和展望

5.1本文工作总结

本次毕业设计我们用MATLAB设计了《自动控制原理》虚拟实验系统，主要设计友好的人机界面供学生做实验使用。学生只要在相应实验的界面上指定位置输入数值（如传递函数的分子、分母），再点击相应按钮便可得到结果，让学生将主要精力放在对控制理论概念的理解上。

通过这次毕业设计机会我强化了自己的自动控制理论，学会了用MATLAB进行控制理论和控制工程研究的基本思路和方法。MATLAB语言的数值计算和绘图功能非常强大，而且精度可以满足要求，这就直接省去了我们的绘图时间。我还了解了MATLAB的控制系统工具箱，它是MATLAB中的一个重要的领域型工具箱，主要用于线性定常系统的分析、设计与仿真。从分析系统的角度来讲，我掌握了简单控制系统的建模方法，例如列写系统各个环节的微分方程，从微分方程经过拉氏变换绘制系统方框图，然后对于具体系统通过一定的算法得到系统的总传递函数，基于所得到的传递函数进行系统性能分析。此次毕业设计建模这一块我们重在介绍如何通过MATLAB工具求取系统每个环节传递函数，然后通过一定的算法得到总传递函数。

除建模外，我对系统根轨迹有了较深刻的理解。根轨迹法是一种求解闭环特征方程根的简便图解方法，它根据系统的开环传递函数极点和零点的分布，依据一些简单的规则，研究开环系统某一参数变化时，闭环系统极点和零点在s平面上的轨迹。在控制系统的分析中，根轨迹法是—种很适用的工程方法。可以用于分析系统，而且指出了改善系统性能的有效途径。在设计控制系统时，根轨迹法是有效的，因为它指出了系统开环极点和零点应该怎样变化，才能使系统的性能满足设计指标。对于给定被控系统，按照预先给定系统的参数绘制出系统的根轨迹图，并按照给定的瞬态性能指标要求用根轨迹分析法设计串联校正补偿器以及求出校正前后系统的传递函数。在设计过程中，根据设计中瞬态性能指标的要求的不同，用根轨迹法对系统进行串联校正，本模块中用到的校正方法有几何法超前校正，最大法超前校正，滞后校正以及解析法校正。

当然在这次毕业设计中我们也有许多不足之处：由于在毕业设计初期全局

考虑不够周全，把实验报告的生成考虑的不够细致，导致在最后生成实验报告时，不得不把实验报告部分安排在每个分析实验的界面之下；本来打算把编写的软件

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进行打包生成可执行文件，由于时间仓促也没有实现；关于MATLAB与C语言等其他高级语言的接口问题也没有涉及，总之本实验系统也还有较多的需要完善的地方。

5.2课题展望

我们所设计的虚拟实验系统软件只是一个单机的仿真软件，对于用户而言，必须每台客户机都装有一套软件，软件投入资金大，同时，对客户机的要求又高，以运行很庞大的仿真软件。我需要一个基于网络平台的远程实验、仿真系统。该系统可以使实验的方式有一个本质的改进，通过网络，可以使多个人同时共享一台设备，使以前一人一台的实验方式变为了多人一台实验设备的远程实验方式，实现真正的实验设备的共享方式。这将使更多的学生可以进行必要的实验，弥补了实验设备、仿真软件的缺乏，改善了学校的实验状况，提高实验的开出率。同时可以降低对运行的硬件平台的要求，降低软件的投入，减少软件运行维护的费用，降低客户机的配置要求。大大减少实验室的投入，降低办学成本。同时，还可以便于学生自学，培养学生的自学能力和创新能力。

要真正实现基于网络的远程实验、仿真、数据分析等，非常困难。必须对那些仿真软件平台进行研究分析和大量的二次开发工作，包括远程实验、仿真平台的理论研究、平台的搭建、数据的传输、数据的安全、数据的共享、实验在线监视系统、学生实验情况的专家知识库、利用知识库提供在线操作指导等等。这正是该项目的难点，也是我们继续要开发研究的。

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参 考 文 献

[1] 张志涌编著. 精通Matlab6.5版. 北京:北京航空航天大学出版社. 2003

[2] 魏克新等编著. MATLAB语言与自动控制系统设计. 北京:机械工业出版社.1997

[3] 施阳等编著 MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK 西安 西北工业大学出版社 1997

[4] 胡寿松 自动控制原理 北京 国防工业出版社 1980

[5] 庞国仲 编著 自动控制原理（修订版） 合肥 中国科学技术大学出版社 1998

[6] 薛定宇 反馈控制系统设计与分析---MATLAB语言应用 北京 清华大学出版社 1998

[7] 郑君里 信号与系统 北京 高等教育出版社 2000

[8] 施晓红等编著 精通GUI图形界面编程 北京 北京大学出版社 2003 [9] 魏巍 编著 控制工程工具箱技术 北京 国防工业出版社 2004 [9] 陈怀琛等 编著 MATLAB及在电子信息课程中的应用 北京 电子工业出版社 2000

[10] 楼顺天等 基于MATLAB的系统分析与设计-工程师软件应用系列 西安 西安电子科技大学出版社 1998

[11] 吴大正 信号与线形系统分析 西安 西安电子科技大学出版社 1998 [12] MATLAB User′s Guide.The Mathworks Inc,1998

[13] C L Phillips,R D Harbor.Feedback control systems.4e.Englewood Cliffs,N.J:Prentice Hall.2000

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致 谢

在这里我要感谢所有曾经寄予我关心和帮助的人，这篇论文的完成和他

们中的任何一位都是分不开的。

首先，我要向我的指导老师致以由衷的感谢和诚挚的敬意，他的指导为我们提供了设计的主题思想，在编程过程中，他在自己的繁忙工作之余指导我们，检查并排除了我们设计过程中的诸多漏洞。无论是软件的使用，还是理论的运用，我都有很大的收获。在论文的编写过程中，他给我提出宝贵的意见，并且给与细致的指导。最重要的是指导老师教会我们许多分析、解决问题的方法，这在书本中无法学到的，他的教诲培养了我科学的思维方法和一丝不苟的治学态度，渊博的学识更使我受益匪浅。

其次，我要感谢的是我的同伴——陶睿同学，本系统的设计由我们共同完成。在整个设计过程中，我们配合的非常默契，共同克服困难，出谋划策。正是由于我们的努力，整个设计才能进行的那么顺利。同时我要感谢机房的，他每天按时地为我们开机房的门，为我们提供了很好的上机环境。同时也给与我们很多帮助。

再次，我要感谢大学四年所有教过我的老师和我们的辅导员，感谢他们四年来对我的教诲和帮助。还要感谢我们03电气所有的同学，正是可爱的你们，我的大学生活才如此的丰富多彩！

最后要感谢的，是我的家人，同时将这篇论文送给他们。感谢他们生活上给我的支持和照顾，在学习上给我的关心和鼓励，我才能安心，顺利的完成大学学业。

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附录一 英文科技文献翻译

英文原文：

Linearized Dynamic Models

EXAMPLES AND CLASSIFICATIONS OF CONTROL SYSTEMS

Control systems exist in a virtually infinite, both in type of application and level of sophistication. The heating system and the water heater in a house are systems in which only the sign of the difference between desired and actual temperatures is used for control. If the temperature drops below a set value, a constant heat is switched on, to be switched off again when the temperature rises above a set maximum. Variations of such relay or on-off control systems, sometimes quite sophisticated, are very common in practice because of their relatively low cost.

In the nature of such control systems, the controlled variable will oscillate continuously between maximum and minimum limits. For many applications the control is not sufficiently smooth or accurate. In the Power steering of a car, the controlled variable or system output is the angle of the front wheels, it must follow the system input, the angle of the steering wheel, as closely as possible but at a much higher Power level.

In the Process industries, including refineries and chemical plants, there are many temperatures and level to be held to usually constant values in the presence of various disturbance. of an electric power generation Plant, controlled values of voltage and frequency are outputs, but inside such a plant there are again many temperatures, levels, pressures, and, other variables to be controlled.

In aerospace, the control of aircraft, missiles, and satellites is an area of often very advanced system.

One Classification of control systems Is the following:

1. Process control or regulator systems: The controlled variable, or output, must be held as close as possible to a usually constant desired value, or input, despite any disturbances.

2. Servomechanisms: The input varies and the output must be made to follow it as closely as possible.

Power steering is One example of the second class, equivalent to systems for positioning control surfaces on aircraft. Automated manufacturing machinery, such as numerically controlled machine tools, uses servos extensively for the control of positions or speeds.

This last example brings to mind the distinction between continuous and discrete systems. The latter are inherent in the use of digital computers for control.

The classification into linear nonlinear control systems should also be mentioned at this point. Analysis and design are in general much simpler for the former, to which most of this book is devoted. Yet most systems become nonlinear if the variables more over wide enough ranges. The importance in practice of linear techniques relies on linearization based on the assumption that the variables stay close enough to a given operating point.

OPEN-LOOP CONTROL AND CLOSED-LOOP CONTROL

To introduce the subject, it is useful to consider an example. In Fig.1, let it be desired to maintain the actual water level in the tank as close as possible to a desired level. The desired level will be called the system input, and the actual level the controlled or system output. Water flows from the tank via valve Vo and enters the

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tank a supply via a control valve Vc. The control valve is adjustable, either manually or by some type of actuator. This may be an electric motor or a hydraulic or pneumatic cylinder. Very often it would be pneumatic diaphragm actuator, indicated in Fig 2. Increasing the pneumatic pressure above the diaphragm pushes it down against a spring and increases valve opening.

In this form of Control, the valve is adjusted t0 make output c equal to input r, but not, readjusted continually to keep the two equal. Open loop control, with certain safeguards added is very common, for example, in the context of sequence control, that is, guiding a process through a sequence of predetermined steps. However, for systems such as the one at hand, this form of control will normally not yield high performance. A difference between input and output, a system error e = r-c would be expected to develop, due to two major effect:

1. Disturbances acting on the system 2. Parameter variation of the system

These are prime motivations for the use of feedback control. For the example, pressure variations upstream of V can be important disturbances affecting inflow and outflow, and hence level. In a steel rolling mill, very large disturbance torques in the drive motor of the rolls when steel slabs enter or leave affect speeds.

For the water Level example, a sudden or gradual change of flow resistance of the valves due to foreign matter or valve deposits represents a system parameter values are different at 20% and 100% of full power. In a valve, the relation, between pressure drop and flow rate is often nonlinear, and as a result the resistance parameter of the valve changes with flow rate. Even if all parameter variations were known precisely, it would be complex, say in the case of the level example, to schedule the valve opening to follow time-varying desired levels.

Closed-Loop control or feedback Control

To improve performance, the operator could continuously readjust the valve based on observation of the system error e; a feedback control system in effect automates this action, as follows:

The output c is measured continuously and fed back to be compared with the input r. the error e = r-c is used to adjust the control valve by means of an actuator.

The feedback loop causes the system to tale corrective action if output c (actual level) deviates from input r (desired level), whatever the reason.

A broad class of systems can be represented by the block diagram shown in Fig. 3. The sensor in Fig. 3. measures the output c and ,depending on type, represents it by an electrical, pneumatic, or mechanical signal. The input r is represented by a signal in the same form; the summing junction or error junction is a device that combines the inputs to it according to the signs associated with the arrows: e = r-c.

Summing Disturbance junction Input Error Plant Power or Output Control Actuator e amplifier process Sensor +

Fig. 3 System block diagram

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It is important to recognize that if the control system is any good, the error e will usually be small, ideally zero. Therefore, it is quite inadequate to operate an actuation. A task of the controller is to amplify the error signal. The controller output, however, will still be at a low power level. That is, voltage or pressure has been raised but current or airflow are still small. The power amplifier raises power to the levels needed for the actuator.

The plant or process has been taken to include the valve characteristics as well as the tank. In part this related to the identification of a disturbance d in Fig.3. as an additional input to the block diagram. For the level control, d could represent supply pressure variations up stream of the control valve

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英文翻译

线性动态模型

控制系统的例子和分类

控制系统的应用类型和复杂程度，都差不多存在着无限性。加热系统和和家中的热水器是这样一种系统：在这种系统中，需要的温度和实际上的温度的差别作为唯一的控制信号。如果温度下降到设定值以下，则加热系统就会被启动，然后其会随着温度升高到设定的最大值以上时被再次关闭。很多种这样的继电器或开关控制系统，有时候很复杂，但是由于其相对较低的价格使它很平常。 在这种控制系统中，受控制的变量在最大值和最小值之间不断的振荡。在很多应用中，控制并不是很平滑和准确。在汽车动力转向系统中，受控制的变量或系统的输出是前轮的角度，它必须受尽可能的在更高的动力水平上受系统输入，即方向盘的控制。

在工业生产中，包括精炼厂和化工厂，有很多温度和液位需要存在很多不同

的外界干扰的情况下保持恒定的值。对于一个发电厂，受控制的电压和频率是系统的输出，但是在这样一个工厂也还有一些温度、高度、压力和其它变量需要被控制。

在航空领域中，飞行器、导弹和卫星的控制是这样一个非常先进的系统。

控制系统的分类：

1、过程控制或调节系统：受控制的变量或系统输出必须被保持在离需要的

恒定值或系统输入尽可能接近的水平，而不管外界是否有干扰存在。

2、自动控制系统：系统输出必须跟着系统输入变化发生改变。

汽车动力转向是第二类控制系统的例子，和那些飞行器配置的操控面相似。 是自动化的制造机器，如数控机床，非常广泛的利用伺服系统控制位置和速度。

最后一个例子是让我们留意连续系统和离散系统的区别。后者是利用电脑控制所固有的。

按照线性和非线性控制系统的分类方法应该也被提及，分析和设计前者通常来说都更简单，这也是我们这本书所关注的。然而，大部分系统在变量超过了一定的范围就变成非线性的。线性技术的实践意义依赖于根据这样的假设进行的线性化，即变量能够停留在能够提供一个操作点的位置。

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开环控制和闭环控制

为了介绍这个主题，首先我们来考虑这样一个例子，在图1中，控制系统用来维持实际的水槽中的水位尽可能的接近设定的需要的水位。需要的水位就被称为系统输入，实际的水位被称为系统输出。水可以通过水阀V0流出水槽，外界补充的水也可一通过控制水阀Vc流入水槽。控制水阀是可以通过手或者一些制动器来调整。制动器将是一个电动马达或水压或气压缸，通常，会是一个分析气动薄膜制动器。增加薄膜上的气压能够将薄膜压下从而增加水阀的开口。

在这个控制系统中，是通过水阀调整使输出c和输入r相等，而不是通过不断的调整来保证二者相等。开环控制，通常都加上一个安全装置，例如，在顺序控制系统中，引导一个过程通过一个预先设定好的步骤。然而，对于一个控制系统来说， 就如手边的这个，这中形式的控制会比较正常不会有好的表现。 控制系统的输入和输出的差，即系统误差e＝r-c会由于两个主要的效应会按照预期发展：

1、系统的所受的干扰 2、系统参数的变化

这些是主要的运用反馈控制的主要动机，举例来说，V上游的压力变化是一个重要的影响输入、输出和抗干扰能力。如一个轧钢机中， 轧钢机的电动机在钢板进入或离开时有非常大的扰动力拒。

对于水位的例子，由于外界物质或水阀堆积物的影响，水阀的流体阻力出现一个突然的或逐渐的变化，这个变化表明系统参数值在20%到100％之间变化。在一个水阀中，压力下降和流速的之间通常不是线性的，因此，水阀阻力参数会随流速变化，即使所有的参数变化能够被精确的知道，然而在这个例子的情况下，确定水阀的开关与时间变化的关系 闭环控制系统或反馈系统

为了改进控制系统表现，操作者可以不断的根据观察得的系统误差e来调整水阀；一个反馈控制系统就是达到自动实现这一过程的效果。

系统输出c不断的被测量并且反馈到输入与输入r进行比较，系统误差e=r-c就是用来调整控制水阀。反馈环的应用使得系统能够在任何输出c偏离输入r的情况下进行纠正性调整。一大类系统都可以用图3的方块图来表示，图3中的检测器来检测系统输出c并且根据不同的类型转换位电信号，气压信号或机械信号。系统输入r 将被表示成同一种形式的信号，加法连接点或误差连接点是一个

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能够结合输入和误差的装置。

加法连接点 扰动 输入 误差 e 控制器 功率 放 大 器 执行机构 被控对象 输出 检测器

图3 系统方块图

识别一个控制系统的好坏时非常重要的，系统误差e通常都很小，理想值是零。因此，操作这个值会很不合适，控制器的任务就是放大误差信号。然而控制器的输出信号，仍然比较小，那是因为电压或压力被放大以后，但是电流和气流还是很小。功率放大器的作用就是将功率提高到一个满足制动器的需要功率。

被控对象包括水阀和水槽的特征，在这个部分，会有干扰d，图作为一个附加的输入信号。对于水位控制，d可以代表压力变化等

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附录二:所用函数表

参数名称和典型调用格式 求取传递函tf(num,den) 数 series(sys1,sys2) feedback(sys1,sys2) 稳定性分析pzmap(sys) [p,z]=pzmap(sys) 中用到的绘step(sys) [y,t,x]=step(sys) 制图性函数 nyquist(sys) 根轨迹分析k=dcgain(sys) 中所用到的rlocus(sys) 绘制图形函sgrid 数 zgrid 功能 求出分子为num，分母为den的传递函数 对sys1、sys2串联连接 对sys1、sys2反馈连接 系统零极点绘制 计算和绘制系统的阶跃响应图 Nyquist图绘制 直流（稳态）增益 计算和绘制系统的根轨迹 绘制连续系统根平面上的等阻尼和固有频率网格 绘制离散系统根平面上的等阻尼和固有频率网格

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附录三 毕业设计任务书

一、毕业设计（论文）的内容

MATLAB语言是由美国MathWorks公司发布的主要面向科学计算、数据可视化以及交互式程序设计语言。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多学科领域提供了一种简捷、有效的编程工具。在它的编程环境中，任何复杂计算问题及其解的描述均十分符合人们的逻辑思维方式和数学表达习惯，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、FORTRAN等）的编程模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

尤其值得一提的是MATLAB配套工具箱。这些工具箱将一流专家学者的理论和经验与MATLAB高技术计算环境的内在效力及灵活性有机地集成为一体。用户不仅可快速获得特定问题的准确答案，而且能随时对各类计算或测试数据进行可视化处理。

利用MATLAB的强大的数字仿真和数据处理能力，可对电气信息类专业的很多课程如《自动控制原理》、《线性系统理论》、《电子线路》、《电路分析》等课程内容进行计算、仿真、研究，在教学中采用数字仿真实验可起到事半功倍的作用。

MATLAB在仿真中主要有两种形式：M文件编程实现，simulink仿真库建立模型来实现。运行仿真程序可以在command窗口进行，可以在仿真窗口用simulink直接运行，也可以开发出更加直观的GUI系统进行仿真。

我们课题：建立一个用户界面良好的《自动控制原理》虚拟实验系统，以每个实验项目为本系统的各个子系统。每个子系统的具体任务包括：界面设计、实验说明（帮助文件）、控制对象的数学建模、控制器设计（或系统性能分析）、仿真实验及结果分析、试验报告生成等。

二、毕业设计（论文）的要求与数据

要求：熟悉Matlab语言环境，了解Matlab环境中Simulink程序的应用，掌握Matlab环境中GUI的编程，了解必要的Matlab与其它编程语言的接口，并需复习或学习必要的电子线路知识和自动控制理论。

通过本次毕业设计，学生应能使用Matlab的编程环境进行系统的设计与仿真，应能掌握控制系统的分析与设计，掌握电子线路的分析与设计，应能具备较高的控制理论水平；并掌握Matlab与其他高级语言的接口技术。

三、毕业设计（论文）应完成的工作

本次毕业设计，应同时完成仿真实验系统的系统建模、算法实现、软件编制、系统调试；同时在此过程中，通过对所作工作的总结，完成10000字以上的毕业论文。

另外，需翻译一篇3000字以上的科技文献。

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四、毕业设计（论文）进程安排及实习安排

设计（论文）各阶段名称 资料查阅，熟悉课题 确定系统框架并开始搭建总体框架 毕业实习 对各个实验对象进行数学建模， 并用M文件编程实现 编制各个实验环节的详细程序代码 建立各个实验环节的simulink仿真 程序总体调试，撰写论文 撰写论文，科技翻译 毕业答辩 日 期 1-4 5-6 7-9 10-12 12-13 13-14 14-15 16-17 18 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

五、应收集的资料、主要参考文献及实习地点

张志涌 精通Matlab6.5版 北京航空航天大学出版社 魏克新 MATLAB语言与自动控制系统设计

施阳等编著 MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK 施阳等编著 MATLAB语言工具箱--TOOLBOX实用指南 胡寿松 自动控制原理 庞国仲 自动控制原理 郑君里 信号与系统

薛定宇 反馈控制系统设计与分析---MATLAB语言应用

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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 日期： 年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名： 日期： 年 月 日

导师签名： 日期： 年 月 日

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独 创 声 明

本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名: 二〇一〇年九月二十日

毕业设计（论文）使用授权声明

本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名: 二〇一〇年九月二十日

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基本要求：写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。

毕业论文的基本教学要求是：

1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。

毕业论文是毕业生总结性的作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。 毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。

撰写意义：1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。大学生在毕业前都必须完成毕业

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论文的撰写任务。申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。

2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干伍“四化”建设的需要。党要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“化、年轻化、知识化、专业化”。这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。

3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。

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论文种类：毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。

按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。

按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。 按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称

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为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。

另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类：

1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。

写作步骤：毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的 总结 性作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际 问题 的能力。从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或 理论 问题

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进行 科学 研究 探索的具有一定意义的论说文。完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。

首先是选择课题。选题是论文撰写成败的关键。因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。

教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。选好课题是毕业论文成功的一半。

第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界，以推动社会的不断进步和发展 。因此，毕业论文的选题，必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要，以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。选题要符合科学研究的正确方向，要具有新颖性，有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用，一项毫无意义的研究，即使花很大的精力，表达再完善，也将没有丝毫价值。具体地说，考生可从以下三个方面来选题。首先，要从现实的弊端中选题，学习了专业知识，不能仅停留在书本上和理论上，还要下一番功夫，理论

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联系实际，用已掌握的专业知识，去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。其次，要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题，科学研究。还有许多没有被开垦的处女地，还有许多缺陷和空白，这些都需要填补。应考者应有独特的眼光和超前的意识去思索，去发现，去研究。最后，要从寻找前人研究的不足处和错误处选题，在前人已提出来的研究课题中，许多虽已有初步的研究成果，但随着社会的不断发展，还有待于丰富、完整和发展，这种补充性或纠正性的研究课题，也是有科学价值和现实指导意义的。

第二、要根据自己的能力选择切实可行的课题。毕业论文的写作是一种创造性劳动，不但要有考生个人的见解和主张，同时还需要具备一定的客观条件。由于考生个人的主观、客观条件都是各不相同的，因此在选题时，还应结合自己的特长、兴趣及所具备的客观条件来选题。具体地说，考生可从以下三个方面来综合考虑。首先，要有充足的资料来源。“巧妇难为无米之炊”，在缺少资料的情况下，是很难写出高质量的论文的。选择一个具有丰富资料来源的课题，对课题深入研究与开展很有帮助。其次，要有浓厚的研究兴趣，选择自己感兴趣的课题，可以激发自己研究的热情，调动自己的主动性和积极性，能够以专心、细心、恒心和耐心的积极心态去完成。最后，要能结合发挥自己的业务专长，每个考生无论能力水平高低，工作岗位如何，都有自己的业务专长，选择那些能结合自己工作、发挥自己业务专长的课题，对顺利完成课题的研究大有益处。

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致 谢

这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。

通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。

即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。

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