MATLAB GUI控制系统仿真软件设计与实现(3)
过去的这几年，为了满足控制系统研究与教学的要求，MATLAB以及Simulink软件也被更多的人使用，这点在国外尤为明显。发达国家的技术人员一般对MATLAB以及Simulink语言使用率一直都是第一位的。在我们国家，研究人员们也慢慢的认识到MATLAB语言在研究系统仿真，自动控制等领域的作用，国内很多高校也相继开通MATLAB这门课程，可以让这个工具更好的为老师学生们教学与研究带来方便，使得将来MATLAB语言能被越来越多的运用到工程计算等领域中。
上个世纪80年代，Math Works公司开发了一款非常强大的数值计算软件，这个可视化软件就是初期的MATLAB。它包含了一些最基础的部分，组成了操作容易，界面简单的使用界面。这个软件还拥有像ToolBox这种特殊的工具箱，这个工具箱可以解决许多特定的专业难题。MATLAB强大的计算实力和简便的图形界面，再加上它本身特有的工具箱拥有的大量专用函数，为软件使用者们减少了大量计算以及编程，为方便，快捷，精准地完成控制系统的设计带来非常多的便利，MATLAB语言能被越来越多的运用到工程计算等领域。
2015年3月份，Math Works公司发布了最新的MATLAB8.5版本。新版本的MATLAB以现在兼容性最广的C++作为基础来进行编程的，所以它的程序编写规则与C++语言几乎差不多，并且更为方便快捷，符合人类的编程书写习惯。这样一来就大大降低了控制理论的使用门槛，只要有一定的C语言基础就可以很好的使用MATLAB。并且MATLAB的兼容性好，拓展性好也是其优势，使得MATLAB语言能被越来越多的运用到更多的科学研究上。
1.3 本文主要内容
本次毕业设计的主要目的就是基于MATLAB GUI这个工具，为本科阶段自控教学的课程实验做出一个有关控制系统分析和设计的仿真软件。它的基本功能有如下几点：状态方程模型输入，传递函数模型输入，系统可控性与可观性判断，
控制系统稳定性分析，模型转换，绘制系统波特图，奈奎斯特图，根轨迹图以及零极点分布图。所以，这次的毕业设计会先对控制系统理论基础做个简单说明，然后对MATLAB软件进行基本研究，并通过例子来说明该软件的设计和实现具体操作方法。
1.4 控制系统的理论基础
自控原理是我们专业在本科阶段教学与学习的核心，这个原理对我们这个课程的学习是必须要掌握的。如果你想要学好自动化这个技术，自动控制理论显然是最最需要被重视的。《自动控制原理》是它的理论核心，它大致可以分为两类，第一个是“古典控制理论”；另外一个是“现代控制理论”。古典控制理论第一步就是先建立传递函数模型，然后再进行研究单输入输出的定常数控制系统，现代控制理论主要从六十年代左右才开始发展起来，它是因为古典控制理论被大量使用，由于近些年科学和自动化学科的迅猛发展，再加上工程实际应用的大量需求，才有了现代控制理论。它与古典控制理论不同，它的基础是状态空间法，主要研究对象是多输入输出、时变、非线性等类型的控制系统。
1.4.1 控制系统的古典理论与现代理论
上个世纪中期，经典控制理论体系初步形成，该系统是以拉氏变换（拉普拉斯变换）为理论基础建立的，传递函数就是这个系统的基础数学模型。在经典控制系统理论中，其主要的分析处理办法分别为伯德（Bode）图法，劳斯(Routh)判定方法，奈奎斯特(Nquist)稳定判据，再加上根轨迹判定方法以及PID控制一些方法。该理论从形成至今，在很多不同的工程技术范围当中应用非常广泛。但其中也包含一些明显的不足，其局限性大部分体现在以下几个方面：一，这个系统主要对单输入单输出线性定常系统起作用而对多输入多输出的系统很难起到作用；二，这个系统采取系统描述的办法分析控制系统输入与输出之间的关系，这种分析方法只能在系统外部进行，而对系统内部的性质却难以进行分析描述；三，此理论提供的设计方法几乎可以当成试凑法的一类，但是并不能给出最适合的控制方式及手段等。