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煤矿机械 #& (""#年第%期

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文章编号：（(""#）!""#$"%&’"%$""#&$"#!计算机应用"

)*+,*-语言在自动控制系统中的应用仿真

殷录民!，郭晓东(，陈新华(

（!.山东大学，山东济南(/""!’；(.山东科技大学，山东泰安(%!"!&）

摘要：在传统的自动控制设计系统中，不经过运行，往往很难立即看出设计的正确与质量。

为克服这一弊端，提出了应用)*+,*-语言进行仿真，验证了控制系统的正确性，减少了计算量，也实现了复杂控制系统设计的简化。

关键词：)*+,*-语言；自动控制系统；应用仿真中图号：01#

!

前言

文献标识码：2

学和科学研究中必不可少的工具。

在自动控制系统设计和应用中，计算往往是十分麻烦的。若对其数据进行处理和显示，常需借助于32456或6语言进行繁琐的编程。引入数值计

算软件)*+,*-后，只需要输入几个简单的函数或指令即可，大大提高了数据处理和性能仿真的效率。

主要运用于工程)*+,*-是一种科学计算软件，

设计。目前已广泛应用于自动控制、系统辩识、图像处理、神经元网络及信号处理等领域。它使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展。因此，当前已成为国外发达国家大学教

##############################################"建立矿业集团公司安全监控平台

以矿业集团公司内部局域网为中心结点，采用分层星型拓扑结构来连接距离较近的所属煤矿的局域网。当所属煤矿距离较远时，可以在各所属煤矿的矿部监控系统服务器中启动自动拨号功能（需编制特定程序）。当安全指标达到某一特定范围时，服务器自动拨号，采用虚拟专用网络5478帧中继等广域网链路接通集团公司启动监控程序，对重点煤矿可采用专线方式实现点到点的长期连接，如图’所

示。

系。

作者简介：丁文龙（!&=%>），黑龙江哈尔滨人，工程师，!&&!年哈尔滨工业大学硕士毕业，现在黑龙江科技学院计算机与信息工程系从事教学与研究工作.0?,："’/!>@"@&"&@A

收稿日期：(""#$"’$"(

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期

!用!"#$"%实现对控制系统运算放大器计算和仿真

分子分母系数向量

（*，；!’=;$@A"$（)，(!!）&=;$@A"$(!!）+求放

运算放大器电路如图&

所示。

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&+&+%*&%&&!在增益!很大时，分母上的第*项可以忽略不计，因而得出理想运算放大器的闭环传递函数

"（’）’#（(’）#$’’%（*’）%&’其中的’为拉普拉斯算子，将它换成!(，

就得出了频率响应，所以这*个式子都是分数方程。根据题意，要考虑!’!（!）对"（!）的影响，计算将十分冗繁。利用!"#$"%可以方便快速地解决这个问题，但必须给出具体数据。

通常运算放大器的开环函数中包括,个实极点，即

!（’）’

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’!(&*,’+!&’+!*’+!,’*’其中，!&-!*-!,，取负号后为其,个极点。!(为直流增益。

为了避免自激，通常使!&和!*差得很大。例

如!&-.((&/0，!*1&(2

&/0，

而且!*和!,也要拉开。现设!&’.((&&’，!*’*3&(2&&’，!,’.3&(

4

&&’，并设%&’*5!，%*取,种值：*(5!，&((5!，.((5!，求其"（!）并绘出曲线。（*）!"#$"%程序

（678*,9:）+运算放大器有限增益和频率响应对电路特性的影响

%*’［*(，&((，.((］3&(((；%&’*(((；+设定

元件参数

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!’$;<0=">6（*，8）；?设定频率数值)’$;<0=">6（*，8）；?设定频率数值

)’!(!!&!!*!*’=;$@万　!,

［方数据)!&，)!*，)!,］；+列出运算放大器

大器开环频率响应

B;C$’&：,+循环计算,种%*的闭环响应%&*（$）’%（*$）&%&；"$（$，：）’)%&*（$）（&&+（&+%&*（$）,&!）；+放大器闭环响应

D6:E$;<7（!，"%0（"（$，：））），F;$G;H?画出频率

)增益曲线

6HG

-’"7E0；"7E0（-）；+保持!坐标D6:E$;<7（!，"%0

（!））+画出开环频率)增益响应

F;$G;BB（,）程序运算结果及仿真

运行这一程序得到图*所示曲线，

可以看出，此运放在低频区较宽的一个频带内具有平坦的增益%%。但在高频区却出现了谐振峰，这就容易造成运

&

算放大器的自激现象。

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煤矿机械 ’! (""#年第%期

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文章编号：（(""#）!""#$"%&’"%$""’!$"(

微机式继电器保护设计的一种新思路

王桂荣，郭海燕

（!)阿城继电器股份有限公司，黑龙江阿城!*"#"(；()沈阳钻探机械研制中心，辽宁沈阳!!"!((）

摘要：微机式继电器的开发是继电保护发展的必然趋势，其设计方式是否仍和传统的继电

器的设计方式一样，提出一种新的微机产品设计方式—继电器的模块化设计、这种设计方式的诸多优越性及可行性，使之成为当今微机式继电器产品设计必然采用的方式。

关键词：继电器；设计；模块；优越性中图号：+,*-前言

随着继电保护产品技术的不断发展，继电器的设计经历了电磁式，晶体管式，集成电路式直至现在的微机式。微机式继电器由于具有维护方便、可靠性高、灵活性大以及具有一定的人工智能等特点，使得采用微机技术来提高产品的性能已成了继电器保护设计发展的必然趋势。

微机式继电器也同其他产品一样，存在着这样或那样的问题，本文通过对微机式继电器设计的阐述，引出模块化设计思路，供同行参考。"微机式继电保护产品的模块化设计

在("世纪-"年代，由于微型计算机技术的发展，使得微机技术应用在电力系统中成为可能，稍有发展眼光的各大继电保护制造商也都把目光瞄准了微机产品。由于微机保护装置具有一系列的独特的优点，使其刚刚问世，就受到用户的普遍欢迎。

国内对微机产品的研究起步较晚。在早期的微机产品的设计中，功能也较单一，差动就是差动，时!

文献标识码：.

间就是时间，不涉及连锁功能的实现。这就意味着

在生产与设计过程中，难免会出现许多重复劳动。而且在这类产品中，大多功能元件是与其他功能元件混杂在一起用，无法对某一功能单独进行更新换代，这对以后的产品改进无疑是一障碍。要想摆脱这种困扰，必须找出一条行之有效的新的设计思路，那就是模块化设计思路。"/!定义

所谓模块化就是产品在设计过程中，或者由上到下，或者由下到上，先进行层层功能分解，最后只需设计基本模块即可。在应用时，把这些基本模块有机地组合，就可实现其功能。而且对其中某一模块修改时，不会影响到其他模块的工作。就如同日常所用的计算机，只需简单地在插槽上插一个即插即用组件，即可实现组件功能，又不影响计算机系统乃至其他组件的功能。"/"优点

（!）有利于产品性能的改进

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!［(］张志涌)掌握和精通,01203［,］北京航空航天大学出版/北京：#结语

社，!&&6)

（!）仅用,01203语言对控制系统进行计算，比传统的计算简单可靠，提高了工程设计的效率。

作者简介：殷录民（!&%"7），山东沂南人，山东大学后勤集团主

（(）进行仿真的结果证明此种方法可靠，使抽象任、工程师，现从事!&&(年%月毕业于山东工业大学电气技术专业，设计过程变得简明扼要。电气自动化和电气工程运行、施工技术，主持完成多项新建和技术改

参考文献：

［!］陈怀琛)控制系统4.5及,01203语言［,］电子工业出版/北京：

社，!&&6)

造工程，《电工基础知识》（中国电力出版社出版）!&&-年’月出版)+82："*#-76((6(-"/

收稿日期：(""#$"’$!*

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万方数据　

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Matlab语言在自动控制系统中的应用仿真

作者：

作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

殷录民， 郭晓东， 陈新华

殷录民(山东大学,山东,济南,250014)， 郭晓东,陈新华(山东科技大学,山东,泰安,271019)煤矿机械

COAL MINE MACHINERY2003，""(7)0次

参考文献(2条)

1.陈怀琛 控制系统CAD及MATLAB语言 19962.张志涌 掌握和精通MATLAB 1996

相似文献(10条)

1.学位论文 胡建平 制冷压缩机吸气温度自动控制系统的研制 1999

该文通过对中国压缩机性能测试系统发展现状的回顾,阐述了对其实现全自动化的重要意义,并在了解测试系统组成和测试原理的基础上设计了全自动控制方案.文中主要研究了压缩机吸气温度的控制方法和调节规律.分析了被控对象的动态特性,采用经典辩识方法建立了被控对象的近似模型,并利用Matlab语言的Simulink软件工具进行了模型验证和系统仿真.文中对吸气温度采用了自由升温分段控制方法,并定性分析了吸、排气压力对吸气温度的耦合影响,根据前馈补偿原理设计了解耦补偿装置.此外,文中还对所设计PLC控制系统的可靠性做了研究,采取了一系列措施以提高系统的可靠性和抗干扰能力.最后,将模糊控制理论和常规PID控制相结合,对吸气温度的控制方法做了进一步的探讨.实验结果表明,文中所设计的控制系统能够吸气温度的波动范围长期保持在±0.5℃之内,满足性能测试要求.

2.学位论文 刘欣 轿车金属带式无级变速传动系自动控制系统的研究 1998

该文重点研究了金属带式无级变速传动系统的综合控制方法.文中建立了整个汽车的传动系统模型,考虑到系统模型的非线性特性,根据两种不同的综合控制算法,建立了关于发动机节气门控制和无级变速器传动比控制的具有闭环回路的模糊控制系统.文中通过仿真分析了汽车速比范围、速比变化速度、汽车的行驶方式以及控制算法等因素对综合控制效果的影响程度.论文对理论结论应用MATLAB语言进行了仿真和分析,并指出了尚待努力的研究方向.

3.学位论文 何俐萍 加工中心伺服进给系统动态优化设计及仿真 2002

该文提出了一种基于MATLAB语言的,对MC118型立式加工中心伺服进给系统进行计算机辅助设计与动态仿真的现代设计方法.它能更精确更方便地了解高阶系统的时域和频域特性,以及多参数变化对系统性能的影响,达到系统参数的优化选择.首先,该文对该伺服进给系统的特点进行分析,并计算出基本的参数;然后,根据伺服进给系统的结构关系和各组成部分之间的内在机理,建立系统的数学模型,根据控制工程理论,分析各环节的动态特性;最后,基于

MATLAB/SIMULINK环境,建立伺服进给系统控制仿真模型,利用MATLAB提供的多种观察手段,直接分析高阶系统的动态特性,并进行不同的参数设置,讨论多参数的影响及参数优化选择,为伺服性能的改善提供依据.整个伺服进给系统是由速度环、角位置环、机械传动装置等组成的一个双闭环自动控制系统,位置控制为主回路,速度控制为反馈校正.在较为全面地考虑了各组成部分的特性及相互关系后,所建立起来的数学模型是一个六阶系统(考虑一阶滞后环节).采用数字仿真的方法直接分析高阶系统的动态特性,可以避免二阶近似拟合所带来的精度较低及小值参数被忽略的不足,更贴近实际伺服系统规律.在此基础上讨论了伺服系统多参数的影响及参数优化选择.着重研究了负载转动惯量和伺服电机转矩系数,发现它们对整个系统的动态特性影响较大,并找到了影响规律,给出了适合所研究加工中心的合理取值范围.其仿真研究的结果中为工程设计提供理论参考依据.

4.期刊论文 龙驹.张广溢 MATLAB语言在自动控制系统校正装置设计中的应用 -四川工业学院学报2003,22(1)

本文作者以一小功率角度跟踪的位置随动系统为例,运用MATLAB语言对该自动控制系统设计中常用的两种校正装置进行了仿真,给出了相应的时域、频域响应曲线和相应的时域、频域响应性能指标,对自动控制系统的设计有一定的参考意义.

5.学位论文 巫庆辉 高功率因数异步电动机变频调速系统 2002

该文从节能、环保角度出发,分析和研究了异步电机的功率因数与自身参数及转差角频率关系,得到一切实可行的控制规律,依此关系作为功率因数自动控制的根据.在压频控制进行调速的基础上,增加了功率因数控制,以速度反馈形成闭环控制系统.并且为这套系统建立数学模型,以此模型用Matlab语言进行仿真研究.其结果表明,此功率因数自动控制系统在空载、欠载运行时节能效果显著.这套系统最后用DSP控制器实现.该系统具有很强的推广及应用价值.

6.期刊论文 吴伟丽.Wu Weili 基于MATLAB语言的自动控制系统设计与校正研究 -中国电力教育2009,""(6)

在进行自动控制系统的设计和改造中,往往需要对所设计系统的性能指标进行测试,对不合要求的参数进行校正.在传统的自动控制系统的设计中,不经过运行往往很难立即看出设计的正确性与质量.且随着系统的阶次的增加,计算的复杂程度也会提高,为降低系统的设计成本和更快地验证出设计的正确与质量,提出了应用MATLAB语言进行仿真,验证了控制系统设计的正确性,减少了计算量,也实现了复杂控制系统设计的简化.本文简要介绍了MATLAB语言,并把MATLAB语言应用于自动控制系统的校正研究中,同时以一个具体实例较为深入地对其进行说明和仿真.

7.学位论文 缪仲明 直流转速随动系统的微机控制设计 2001

直流拖动系统是一种工业生产中应用极广泛的自动控制系统.该文主要介绍转速、电流双闭环调速系统的基本组成原理,分析其静、动态特性,推导出系统各典型环节的传递函数并简要介绍了系统主要环节的参数设计方法.直流调速系统数字化是直流调速系统发展的必然趋势.该文在第二章至第五章介绍了直流调速系统的基本概念以及一些参数设计的基本知识,并对其控制原理进行了分析.第六章重点介绍了双闭环逻辑无环流直流调速系统数字化设计的有关内容.第七章用MATLAB语言对数字化设计的主要环节进行了数字仿真,仿真结果与设备的实际运行状况很接近,验证了该文对双闭环逻辑无环流直流调速系统的数字化设计方案是具有实际应用价值的.

8.学位论文 杨丽 EFPT过程实验装置建模与控制 2008

建立一个操作简单、实验内容丰富、过程参数变化直观、控制参数对控制性能的影响便于观察的过程控制系统实验装置是本论文的目的。

论文以EFPT(Experiment Facility for Auto-Control Technology in Process Contro1)型过程控制实验装置为研究对象，在锅炉温度控制系统稳定运行时加入阶跃信号，利用监控软件得到阶跃响应曲线并建立数学模型。设计了基于参数模糊自整定PID控制的计算机监控系统。然后针对温度系统在Matlab语言的Simulink平台下对PID控制和参数模糊自整定PID控制进行仿真比较，证实了参数模糊自整定PID控制方法的正确性和可行性。再将此两种控制系统用于实际的实验装置中，从实验结果可以得出：参数模糊自整定PID控制具有更小的超调、无振荡、平稳性好、过渡时间短、稳态误差小的特点，因此，其动态特性和静态特性较为优越。由此进一步验证了参数模糊自整定PID控制方法应用于过程控制实验装置温度自动控制系统的有效性。

最后，第四章研究了参数模糊自整定PID控制方法在单片机控制系统中的实现。将参数模糊自整定PID控制方法应用在过程控制实验装置温度控制系统中，可以克服传统PID控制的弱点，取得了较好的控制效果，明显提高了控制性能。

9.期刊论文 黄金花.HUANG Jin-hua MATLAB在自动控制系统频域分析中的应用 -黄冈职业技术学院学报2009,11(1)

首先通过对MATLAB语言特点的阐述,指出采用MATLAB进行控制系统频域分析存在的优势,然后以典型二阶系统为例,具体应用此软件完成了控制系统波

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德图的绘制和相关参数对系统性能影响的分析,最后对此软件在控制系统中广泛应用的前景进行了展望.

10.学位论文 熊淑贞 神经网络PID控制器的设计及其在气垫式流浆箱控制中的仿真研究 2007

现代复杂工业生产过程中，受控对象之间的耦合问题是普遍存在的一种现象。与无耦合的受控对象相比，自动控制系统的设计难度更大。在一个多变量的控制系统中，因为系统中存在耦合，输入与输出之间相互关联，互相影响，采用SISO系统的设计方法往往不能取得预期的控制效果，甚至会得到一个不稳定的系统。因此研究MIMO系统的解耦控制策略，并把它们用于过程控制，对于提高生产效益和保障安全运行都具有很重要的现实意义。

传统的解耦控制理论必须建立在精确的数学模型基础之上，且控制系统应具有足够的线性度。近年来，人们较多采用模糊控制、专家控制等智能控制方法来取代经典PID控制方法，在一些方面达到了比较好的控制效果。神经网络具有强的非线性映射能力、自学习能力、联想记忆能力、并行信息处理方式及优良的容错性能，应用神经网络对PID控制器进行改进后，对于工业控制中的复杂系统控制有着更好的控制效果，有效的改善了由于系统结构和参数变化导致的控制效果。

文中详细介绍了基于神经网络的若干学习方法、常规PID控制器的应用及常规解耦控制系统的应用，深入研究了基于神经网络的神经元PID控制器、RBF算法神经网络PID控制器。提出了基于神经网络PID的两变量系统解耦控制方案：神经元PID解耦方案。利用MATLAB语言，以气垫式流浆箱为控制对象，分析其工作原理，建立数学模型，分别以传统解耦方法和神经元PID解耦方法设计控制系统，方便而快速地实现了的计算机仿真。通过仿真结果比较表明：传统解耦方法是建立在确定精确数学模型的基础上，当运行工况改变时系统的数学模型就会发生改变，原来的控制参数和解耦方法就不能再适用了，必须重新求取；神经元PID解耦方法能不依赖运行系统的数学模型，在线调整权值参数，具有很好系统的动、静态特性，使系统获得了较好的性能。

本文链接：http:///Periodical_mkjx200307022.aspx

授权使用：南昌大学图书馆(wfncdxtsg)，授权号：f5315019-7746-4829-a6e7-9e4c00de8f13

下载时间：2010年12月14日