MATLAB环境下的高阶非线性控制系统优化设计方法

本文主要探讨了在MATLAB环境下的控制系统优化设计方法，针对多回路高阶非线性控制系统为例，详细介绍了如何利用MATLAB的功能进行系统建模和优化设计。作者吴晓燕、李彦彬、赵敏荣和秋党庆在空军工程大学导弹学院的研究背景下，展示了如何通过MATLAB的SIMULINK工具箱中的NCD模块进行计算机辅助参数寻优。 首先，控制系统优化设计的目标是在已知的被控对象和确定的控制器结构下，通过调整或选择参数来优化系统性能。这一过程通常涉及最优化理论的应用和系统仿真，其核心步骤包括寻优和仿真。传统的优化设计方法可能涉及到复杂的算法编程，对控制工程师来说操作繁琐且效率低下。 在MATLAB环境中，优化设计简化了这个过程。通过SIMULINK，研究人员能够快速建立系统的仿真模型，NCD模块则提供了直观的图形用户界面，使得设计者可以设定时域性能指标作为约束条件，对控制器或校正装置的参数进行实时调整和优化。NCD模块的强大功能在于它能在时域内进行设计，使得设计者能够在满足性能要求的同时，找到最优的参数组合。 文章特别强调了非线性特性的MATLAB实现技术，这表明设计者能够处理复杂的系统动态，而不局限于简单的线性模型。这对于处理实际工程中的非线性控制系统具有重要意义，因为许多实际系统往往具有非线性行为。 本文提供的方法为控制系统分析、设计和仿真提供了有力的工具，极大地提高了工作效率，减少了控制工程师在传统优化设计过程中的困扰。对于从事控制系统研究和工程实践的人员，理解和掌握MATLAB的这种优化设计方法是提升设计质量和效率的关键。