自动化学科控制系统仿真实验工具的研究与开发

摘要

随着计算机技术的发展，利用仿真工具进行辅助设计，已成了各种复杂系统研制工作必不可少的一种手段。自动化学科发展到现在，涌现出大量的控制方法。现有控制算法和控制问题特征缺乏系统性总结，同时用于仿真建模的控制算法设计复杂，不利于快速搭建复杂系统模型，因此集合各类控制算法，对其进行梳理总结，通过建立控制问题与控制方法特征之间的映射关系，构建控制系统特征映射的控制方法集成体系，并在该集成体系基础上设计并实现一款自动化学科控制系统仿真工具，具有重要的理论和实践意义。
　　本文依托国家创新方法工作专项“自动化学科先进控制方法与工具研究”子课题“仿真实验工具的软件架构设计与软件开发”，将创新方法思想运用到自动化领域中，结合领域专家对控制问题以及控制方法的梳理和总结，实现控制系统仿真建模中控制对象及控制方法的模块化设计和仿真建模过程的可视化，设计并开发了一款图形化控制系统设计与仿真工具。本文的主要研究工作如下：
　　1.通过分析现有的一些仿真工具的优势和不足，基于控制方法集成体系，从自动化学科仿真实验工具的具体功能要求出发，构建仿真实验工具的分层体系结构，解决开发中的技术难题。
　　2.基于模块化体系结构，构建仿真工具框架，采用MATLAB和C＃混合编程技术，开发基于控制方法集成体系的图形化仿真实验工具，明确各部分功能，并分别设计了实验方案管理模块，模块库管理模块，建模过程管理模块，仿真结果管理模块，以及仿真辅助工具。
　　3.对工具进行功能测试，并通过实验验证仿真实验工具设计的合理性和可靠性.

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1课题研究背景

1.2控制系统仿真工具发展现状

1.3课题研究意义及技术路线

1.4 论文组织结构

2控制方法集成体系

2.1控制问题归纳

2.2控制方法凝练

2.3 特征-方法映射

2.4构建控制方法集成体系

3系统架构设计与框架实现

3.1需求分析

3.2控制系统仿真实验工具架构设计

3.3整体框架实现

3.4 MATLAB与.Net之间的通讯问题

3.5模型转换器的设计与实现

3.6仿真结果的展示与保存

4功能设计与实现

4.1控制系统仿真实验工具功能设计

4.2模块库管理模块

4.3建模过程管理模块

4.4实验方案管理模块

4.5 仿真结果管理模块

4.6仿真辅助工具

4.7 应用实例

5软件测试

5.1测试环境

5.2 覆盖分析

5.3测试用例

5.4 测试结论

6 总结与展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集