自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)用Matlab軟件編制勞斯判據(jù)程序并解題學(xué)習(xí)輔導(dǎo)例435

1、上 海 電 力 學(xué) 院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告自 動(dòng) 控 制 原 理 實(shí) 驗(yàn) 課 程題目：用Matlab軟件編制勞斯判據(jù)程序并解題(學(xué)習(xí)輔導(dǎo)例4.3.5)班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 時(shí)間： 2012年11月4日 自動(dòng)化工程學(xué)院自動(dòng)化（電站自動(dòng)化）專(zhuān)業(yè)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 目 錄一、 問(wèn)題描述3二、 理論方法分析3三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析5五、 結(jié)論與討論6六、 實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)6七、 參考文獻(xiàn)7八 附錄7一、問(wèn)題描述用MATLAB編制勞斯判據(jù)列出其勞斯矩陣并判斷相對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性二、理論方法分析采用M文件實(shí)現(xiàn)Matlab編程。1)M文件的建立與調(diào)用Ø Ø從Matlab操作桌面的“

2、File”菜單中選擇“New”菜單項(xiàng)，再選擇 “M-file”命令，屏幕將出現(xiàn)Matlab文本編輯器的窗口。Ø Ø在Matlab命令窗口的“File”菜單中選擇“Open”命令，則屏幕出現(xiàn)“Open”對(duì)話(huà)框，在文件名對(duì)話(huà)框中選中所需打開(kāi)的M文件名。2)M文件的調(diào)試在文件編輯器窗口菜單欄和工具欄的下面有三個(gè)區(qū)域，右側(cè)的大區(qū)域是程序窗口，用于編寫(xiě)程序；最左面區(qū)域顯示的是行號(hào)，每行都有數(shù)字，包括空行，行號(hào)是自動(dòng)出現(xiàn)的，隨著命令行的增加而增加；在行號(hào)和程序窗口之間的區(qū)域上有一些小橫線(xiàn)，這些橫線(xiàn)只有在可執(zhí)行行上才有，而空行、注釋行、函數(shù)定義行等非執(zhí)行行的前面都沒(méi)有。在進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)，

3、可以直接在這些程序上點(diǎn)擊鼠標(biāo)以設(shè)置或去掉斷點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（1）程序%RouthMatrix*勞斯矩陣(帶參數(shù)的特征多項(xiàng)式)并判斷對(duì)應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性*clear;syms k z q %定義變量k z qp=input('請(qǐng)輸入特征多項(xiàng)式的參數(shù) ='); %提示輸入?yún)?shù)n=length(p); %得到p的長(zhǎng)度f(wàn)or i=0:ceil(n/2)-1 %將多項(xiàng)式進(jìn)行勞斯矩陣排序 a(1,i+1)=p(2*i+1); if 2*(i+1)>n a(2,i+1)=0; break end a(2,i+1)=p(2*(i+1);endfor k=3:n %計(jì)算從第三行開(kāi)始勞斯矩陣

4、內(nèi)容 for j=1:ceil(n-k+1)/2) if a(k-1,1)=0 %判斷是否有共軛虛根 disp('系統(tǒng)有共軛虛根') breaksign=1; break end a(k,j)=(a(k-1,1)*a(k-2,j+1)-a(k-1,j+1)*a(k-2,1)/a(k-1,1); endenddisp('勞斯矩陣') %輸出對(duì)應(yīng)的勞斯矩陣disp(double(a)for i=3:k %用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 if a(i-1,1)<=0 %判斷第一列元素是否不大于0 q=1; break endendif q=1 disp('系

5、統(tǒng)不穩(wěn)定')else disp('系統(tǒng)穩(wěn)定') %輸出系統(tǒng)穩(wěn)定性判定結(jié)果end（2）設(shè)計(jì)勞斯表的內(nèi)容根據(jù)書(shū)上的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，將多項(xiàng)式進(jìn)行勞斯矩陣排序，可得其前兩行的內(nèi)容，余下幾行則要根據(jù)書(shū)上原理寫(xiě)出。判斷其是否穩(wěn)定根據(jù)第一列元素是否有符號(hào)上的變化進(jìn)行，從第二行第一列的元素開(kāi)始，若其大于零，則endfor循環(huán)，i加1，判斷第三行第一列元素，以此類(lèi)推，直到有一行第一列的元素小于或者等于0為止，給q賦值1，跳出循環(huán)，輸出系統(tǒng)不穩(wěn)定，若判斷到最后一行的元素也沒(méi)有小于或者等于零的數(shù)值出現(xiàn)，則輸出系統(tǒng)穩(wěn)定。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析如圖所示M文件代碼：編寫(xiě)好M文件之后，保存并運(yùn)行，即可在M

6、ATLAB界面中進(jìn)行調(diào)試。隨意選取特征方程式的系數(shù)，運(yùn)行后結(jié)果：五、結(jié)論與討論由上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以看出，勞斯判據(jù)前兩行是根據(jù)特征方程式的參數(shù)寫(xiě)出的，而后面幾行則是根據(jù)前兩行計(jì)算得出，運(yùn)用勞斯判據(jù)我們可以判斷其穩(wěn)定性，若有全零行，有共軛虛根，若第一列元素符號(hào)有變化，系統(tǒng)一定不穩(wěn)定。若有未知參數(shù)，亦可判斷其取值范圍。六、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，死板的書(shū)本交給我們的是一板一眼的計(jì)算方法，而實(shí)踐不僅是理論的踐行者，而且反饋著理論學(xué)習(xí)的真實(shí)面目。不是第一次聽(tīng)說(shuō)MATLAB，在自控原理課上老師也不止一次用它演示了一些程序，那時(shí)MATLAB就給我留下了一個(gè)功能十分強(qiáng)大，操作極為簡(jiǎn)便的好印象。之后

7、的實(shí)驗(yàn)課自己動(dòng)手操作，更覺(jué)其神奇，那只是按照老師所講的步驟一步一步的操作。坦白說(shuō)，看到這個(gè)題目的瞬間有些茫然，好在有題目可以參考，解讀了書(shū)上給出的程序后自己慢慢摸索演練，終于用MATLAB做了一道完整的題目，真的感受到了這個(gè)軟件的實(shí)用，自己這次實(shí)驗(yàn)接觸到只是其功能模塊的冰山一角，只是學(xué)到了一點(diǎn)點(diǎn)基本操作，僅僅是對(duì)這款軟件有了初步了解，但是對(duì)于其更高深的東西還不熟悉，雖然在報(bào)告里用到的編程并不是全部所學(xué)，但我已經(jīng)身臨其境的感受到MATLAB的魅力。我不得不感嘆，一個(gè)好的程序軟件對(duì)學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理幫助的巨大。良好的開(kāi)始是成功的一半，在以后的學(xué)習(xí)中，把理論和實(shí)踐相結(jié)合，讓MATLAB更好的為學(xué)習(xí)自控

8、原理服務(wù)。七、參考文獻(xiàn)自動(dòng)控制原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)楊平、翁思義、王志萍編著。中國(guó)電力出版社自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐楊平、余潔、馮照坤、翁思義編著。中國(guó)電力出版社八、附錄%RouthMatrix*勞斯矩陣(帶參數(shù)的特征多項(xiàng)式)并判斷對(duì)應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性*clear;syms k z q %定義變量k z qp=input('請(qǐng)輸入特征多項(xiàng)式的參數(shù) ='); %提示輸入?yún)?shù)n=length(p); %得到p的長(zhǎng)度f(wàn)or i=0:ceil(n/2)-1 %將多項(xiàng)式進(jìn)行勞斯矩陣排序 a(1,i+1)=p(2*i+1); if 2*(i+1)>n a(2,i+1)=0; break end a(2

9、,i+1)=p(2*(i+1);endfor k=3:n %計(jì)算從第三行開(kāi)始勞斯矩陣內(nèi)容 for j=1:ceil(n-k+1)/2) if a(k-1,1)=0 %判斷是否有共軛虛根 disp('系統(tǒng)有共軛虛根') breaksign=1; break end a(k,j)=(a(k-1,1)*a(k-2,j+1)-a(k-1,j+1)*a(k-2,1)/a(k-1,1); endenddisp('勞斯矩陣') %輸出對(duì)應(yīng)的勞斯矩陣disp(double(a)for i=3:k %用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 if a(i-1,1)<=0 %判斷第一列元素是否不大于0 q=1; break endendif q=1