MATLAB是MathWorks公司开发的高性能数值计算与可视化软件，它在自动控制系统领域拥有广泛的应用，特别是在火电厂的热工自动控制系统中，MATLAB提供了强大的仿真分析工具和解决方案。以下从MATLAB在自动控制系统设计和电力自动控制中的应用两个方面详细介绍相关知识点。
一、MATLAB在自动控制系统中的应用
MATLAB提供了全面的控制系统设计和分析工具箱，涵盖了现代控制理论和经典控制理论的主要内容。它的主要功能包括模型的特性分析、简化、建立、实现、交换、方程求解、根轨迹分析、频域响应分析及时域响应分析等。
1. 经典控制系统设计
经典控制系统设计通常使用传递函数来表示，并采用频率法和根轨迹法进行设计。闭环系统中的性能参数包括阶跃响应参数、稳态误差，以及过渡过程的时间、上升时间、超调量等。在使用MATLAB进行设计时，可以采用以下方法：
- 伯德图法：该方法可用于确定闭环系统的稳定裕量、自然频率、阻尼系数和稳态误差。然而，对于最小相位系统，这种方法不太适用，此时可以采用奈奎斯特稳定性判据。
- 根轨迹法：该方法用于描述特殊传递函数参数变化时闭环系统极点位置的动态变化轨迹。它对于系统相对稳定性的判定以及绝对稳定性分析非常有效。
2. 状态空间设计
控制系统分为调节系统和跟踪系统。调节系统保证在系统参数变化或受到干扰时，输出不会改变。设计时参照预期动态指标，按要求输出，并尽量减少输入变化时的误差。系统设计的重点在于保证稳态误差和动态响应符合预定性能指标。
二、MATLAB在电力自动控制中的应用
在火电厂的热工自动控制系统中，由于安全运行的限制，现场试验难度大，因此从系统设计到安装、调试以及运行维护的整个过程中，MATLAB提供了有效的指导。
1. 时域分析
时域分析关注于电力自动控制系统的设计性能指标，包括准确性、稳定性和快速性。一个稳定控制系统性能的评价通常涉及峰值时间、调整时间、上升时间等指标，而系统整体稳定性可通过超调量来衡量。
2. 具有延迟环节的时域分析
在电力自动控制系统中，往往存在较大的延迟问题，如多容水箱。延迟问题会影响控制质量，因此在系统设计时必须考虑到。系统设计本质上是建立延迟环节数学模型，常见的有Pade近似方法和Z变换等。
对于多容水箱的延迟数学模型，可以使用MATLAB命令窗口中的pade函数进行模拟。例如，使用pade(n,T)函数，其中n和T分别代表分子和分母的系数向量，可以得到系统的延迟模型。
此外，MATLAB提供的工具箱函数，如模型建立和模型实现等，为自动控制系统的建模和仿真提供了极大的便利。通过这些工具，工程师可以对控制策略进行快速验证和优化，显著提高了开发效率和系统可靠性。
总结而言，MATLAB在自动控制系统领域的应用为工程师提供了强大的计算和仿真能力，其工具箱函数简化了控制系统的设计和分析流程，极大地推动了自动控制技术的发展。在电力自动控制领域，MATLAB不仅为系统的设计和分析提供了先进的解决方案，还为提高系统的稳定性和可靠性提供了有效的技术支持。
