自动控制系统频域分析的GUI仿真设计

陈晓娟

（大连职业技术学院 辽 宁 大 连116037）

自动控制系统，是指在没有人的直接参与的情况下，利用外加设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行[1]。随着自动化技术的巨大进步，自动控制技术已广泛应用于工农业生产中、交通运输和国防建设的各个领域。自动控制系统课程也逐渐成为高职院校电气自动化专业必要的专业基础课。自动控制系统种类繁多，分析和设计过程中一定要先建立数学模型。频域分析法是一种图解式的数学模型，只用很小的计算量和很简单的运算方法，再辅以作图，便可完成分析与综合的工作。文中利用了Matlab/GUI（图形用户界面）的功能，设计了自动控制系统频域分析的演示界面，在抽象的理论教学的同时给予学生生动的实验演示，便于学生对理解和掌握系统的组成以及参数变化对系统性能的影响。

1 系统的频域分析法

设线性系统输入信号为r(t)，输出信号为c(t)，如图1所示，则得出系统的传递函数的一般表达式为：。当正弦信号作用于线性系统时，系统稳定后输出的稳态分量仍然是同频率正弦信号，这种过程叫做系统的频率响应[2]。此时，系统输出稳态分量与输入正弦信号的复数比叫做系统的频率特性，记作：G(jω)=A(ω)ejφ(ω)系统的频率特性与系统的传递函数之间有着简单而直接的对应关系频域分析法就是根据系统的频率特性来分析系统的性能，研究的主要手段有极坐标图（Nyquist图）和对数坐标图（Bode图）。……