控制算法工程师、嵌入式软件工程师、汽车电子/航空航天/工业自动化领域控制系统开发人员。
理解基于模型设计(MBD)的核心理念与Simulink在其中的作用。
掌握PID控制器、状态空间控制器等控制算法的建模与仿真方法。
能够完成从Simulink模型自动生成嵌入式C代码并部署到目标硬件。
基于模型设计概述:基于模型设计(MBD)的核心理念(单一模型贯穿设计全流程);与传统开发流程的对比;MBD的优势(早期验证、自动代码生成、文档同步);MATLAB/Simulink在MBD中的核心地位。
Simulink控制建模基础:Simulink的界面与基本操作;连续系统与离散系统建模;常用模块库(Sources、Sinks、Continuous、Discrete、Math Operations);子系统与模块封装。
PID控制器设计:PID控制器的原理(比例、积分、微分作用);Simulink中的PID模块;PID自动调参工具(PID Tuner);抗积分饱和(Anti-windup)的实现;PID控制器的离散化。
状态空间控制器设计:状态空间模型的表示;极点配置控制器的设计;LQR(线性二次型调节器)的设计;观测器(Observer)的设计;LQG(线性二次型高斯)控制。
模型离散化:连续系统到离散系统的转换;采样时间的选择(香农定理);离散积分方法(前向欧拉、后向欧拉、双线性变换);离散化对控制性能的影响。
信号处理与滤波:低通滤波器的设计(一阶低通、二阶低通);陷波滤波器的设计;卡尔曼滤波器的建模;传感器信号的去噪。
有限状态机与逻辑控制:Stateflow的基本概念(状态、转移、事件);有限状态机的建模;流程图与真值表;Stateflow与Simulink的集成。
模型验证与仿真:测试向量的生成;模型在环(MIL)仿真;仿真结果的分析;覆盖率分析;模型检查与调试。
代码生成准备:代码生成前的模型配置(求解器选择、采样时间、数据类型);信号与参数的属性设置(命名、存储类);代码生成的目标配置(硬件支持包)。
Simulink Coder/Embedded Coder:Simulink Coder与Embedded Coder的功能对比;代码生成选项的配置(代码风格、优化级别、注释);从模型生成C/C++代码;生成代码的查看与分析。
代码集成与部署:生成代码与手写代码的集成;代码的编译与链接;代码下载到目标硬件(ARM、DSP、MCU);外部模式(External Mode)的调试(实时修改参数、监视信号)。
综合实战项目:典型控制系统(如直流电机速度控制、倒立摆平衡控制、永磁同步电机FOC控制)的完整开发流程,包含建模、仿真、代码生成、硬件部署与调试。