計算機仿真實驗

《計算機控制技術及仿真》實驗指導姓名：譚富強學號：200810601117班級：電子一班攀枝范學院機電工程學院二00?算十月實驗一 MatIab環(huán)境語法及數(shù)學運算(驗證性實驗)一、實驗目的1、掌握Matlab軟件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的數(shù)據(jù)表示、基本運算方法；3、熟悉Matlab繪圖命令及基本繪圖控制。二、實驗儀器與軟件PC機 1臺MATLAB6.X環(huán)境三、實驗原理MATLAB環(huán)境是一種為數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析和圖形顯示服務的交互式的環(huán)境。MATLAB有3種窗口，即：命令窗口(TheCommandWindow)、nr文件編輯窗口(TheEditWindow)和圖形窗口(TheFigureWindow),而Simulink另外又有Simulink模型編輯窗口。.命令窗口(TheCommandWindow)當MATLAB啟動后，出現(xiàn)的最大的窗口就是命令窗口。用戶可以在提示符“〉＞”后面輸入交互的命令，這些命令就立即被執(zhí)行。在MATLAB中，一連串命令可以放置在一個文件中，不必把它們直接在命令窗口內(nèi)輸入。在命令窗口中輸入該文件名，這一連串命令就被執(zhí)行了。因為這樣的文件都是以”.m”為后綴，所以稱為m-文件。.nr文件編輯窗口(TheEditWindow)我們可以用m-文件編輯窗口來產(chǎn)生新的m-文件，或者編輯已經(jīng)存在的m-文件。在MATLAB主界面上選擇菜單“File/New/M-file”就打開了一個新的m-文件編輯窗口；選擇菜單“File/Open”就可以打開一個已經(jīng)存在的m-文件，并且可以在這個窗口中編輯這個m-文件。四、實驗內(nèi)容:1、幫助命令使用help命令，查找sqrt（開方）函數(shù)的使用方法;2、矩陣運算（1）矩陣的乘法已知A=[l2;34];B=[55;78];求A'2*BZ=105 115229 251（2）矩陣除法已知A=[l23;456;789];B=[l00;020;003];A\B,A/BC=1.0e+016*-0.45041.8014-1.35110.9007-3.60292.7022-0.45041.8014-1.3511D=1.00001.00001.00004.00002.50002.00007.00004.00003.0000(3)矩陣的轉置及共規(guī)轉置已知A=[5+i,2-i,l;6*i,4,9-i];求A.',A'C=5.0000+1.0000i0+6.0000i2.0000-1.0000i4.00001.00009.0000-l.OOOOiD=5.0000-1.0000io-6.0000i2.0000+1.0000i4.00001.00009.0000+1.0000i(4)使用冒號選出指定元素已知:A=[l23;456;789];求A中第3列前2個元素；A中所有列第2,3行的元素;A=[l23;456;789]B=A(1:2,3)C=A(2:3,:)A=TOC\o"1-5"\h\z1 2 34 5 67 8 9C=4 5 67 8 9(5)方括號口用magic函數(shù)生成一個4階魔術矩陣，刪除該矩陣的第四列A=magic(4)B=A(:,1：3)A=TOC\o"1-5"\h\z16 2 3 135 11 10 89 7 6 124 14 15 1B=16 2 35 11 109 7 64 14 153、多項式(1)求多項式p(x)=x3+2x+4的根p=[l024]x=roots(p)10 2 40.5898+1.7445i0.5898-1.7445i-1.1795(2)已知A=[1.2350.9;51.756;3901;1234],求矩陣A的特征多項式；p=0000 -6.9000-77.2600-86.1300604.5500求特征多項式中未知數(shù)為20時的值；A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]p=poly(A)y=polyval(p,20)A工1.20003.00005.00000.90005.00001.70005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000P=1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.5500y=7.2778e+004把矩陣A作為未知數(shù)代入到多項式中；A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]p=poly(A)y=polyval(p,A)A=1.20003.00005.00000.90005.00001.70005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000

4、1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.55001.0e+003dk0.3801-0.45454、1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.55001.0e+003dk0.3801-0.4545-1.99510.4601-1.99510.2093-1.9951-2.8880-0.4545-4.89780.60460.43530.43530.0840-0.4545-1.1617基本繪圖命令(1)繪制余弦曲線y=cos(t),te[0,2n](2)在同一坐標系中繪制余弦曲線y=cos(t-0.25)和正弦曲線y=sin(t-0.5),te[0,2n]

0.85、基本繪圖控制t繪制［0,4n］區(qū)間上的xl=10sint曲線，并要求：(1)線形為點劃線、顏色為紅色、數(shù)據(jù)點標記為加號;t=0:0.2:4*pix=10*sin(t)plot(t,x,'+-.r)

(2)坐標軸控制：顯示范圍、刻度線、比例、網(wǎng)絡線(3)標注控制：坐標軸名稱、標題、相應文本；五、實驗要求利用所學知識，完成上述各項實驗內(nèi)容，并將實驗過程和實驗步驟和結果寫在報告中。實驗二 MATLAB數(shù)值運算與繪圖（驗證性實驗）一、實驗目的1.熟悉Matlab中各類數(shù)據(jù)，尤其是矩陣的定義、賦值和運用。了解Matlab的矩陣分析函數(shù)以及求線性方程組的數(shù)值解；熟悉多項式運算函數(shù)、數(shù)值插值。二、實驗儀器與軟件PC機 1臺MATLAB6.X環(huán)境三、實驗原理.創(chuàng)建矩陣的方法a.直接輸入法規(guī)則：矩陣元素必須用［］括?。痪仃囋乇仨氂枚禾柣蚩崭穹指?；在［］內(nèi)矩陣的行與行之間必須用分號分隔。逗號和分號的作用：逗號和分號可作為指令間的分隔符，matlab允許多條語句在同一行出現(xiàn)。分號如果出現(xiàn)在指令后，屏幕上將不顯示結果。b.用matlab函數(shù)創(chuàng)建矩陣：空陣［ ］—matlab允許輸入空陣，當一項操作無結果時，返回空陣;rand隨機矩陣;eye單位矩陣;zeros全部元素都為0的矩陣;ones——全部元素都為1的矩陣c.矩陣的修改:可用T鍵找到所要修改的矩陣，用一鍵移動到要修改的矩陣元素上即可修改；指令修改：可以用A（*,*）=*來修改。.矩陣運算a.矩陣加、減（+,一）運算規(guī)則：（1）相加、減的兩矩陣必須有相同的行和列兩矩陣對應元素相加減。（2）允許參與運算的兩矩陣之一是標量。標量與矩陣的所有元素分別進行加減操作。b.矩陣乘（.*,./,.\）運算規(guī)則：A矩陣的列數(shù)必須等于B矩陣的行數(shù)標量可與任何矩陣相乘。c.矩陣乘方 a'n,a"p,p'aa-p——a自乘p次累，對于p的其它值,計算將涉及特征值和特征向量，如果p是矩陣，a是標量,a~p使用特征值和特征向量自乘到p次事；如a,p都是矩陣，a~p則無意義。d.多項式運算matlab語言把多項式表達成一個行向量，該向量中的元素是按多項式降累排列的。f（x）=anxn+an-1xn-1+ +loaO可用行向量p=［anan-1 al+a0］表示;poly 產(chǎn)生特征多項式系數(shù)向量e.代數(shù)方程組求解matlab中有兩種除運算左除和右除。四、實驗內(nèi)容1.輸入下列向量（矩陣）?g=[1234]；h=[4321]；g=[1234]h=[4321]g=12 3 4h=4 3 2 12.分別執(zhí)行以下數(shù)組點運算?si=g+h,s2=g.*h,s3=g.~h,s4=g.~2,s5=2/hg=[1234]h=[4321]si=g+h=g.*h=g.h=g.'2=2.hsi=TOC\o"1-5"\h\z5 5 5 5s2=4 6 6 4s3=18 9 4s4=1 4 9 16s5=16 8 4 23.輸入下列特殊矩陣

〉〉A=[]〉〉A=eye(10)〉〉A=ones(5,10)?A=rand(10,15)?A=randn(5,10)?A=zeros(5,10)A=1000000000010000000000]00000000001000000000010000000000100000000001000000000010000000000100000000001A=111111111111i111111111I111111111I111111111I1111111A=Columns1through130.4514 0.6085 0.0841 0.12100.23190.43980.93420.1370 0.4225 0.2974 0.3759 0.19390.62730.0439 0.0158 0.4544 0.45080.23930.34000.26440.8188 0.8560 0.0492 0.0099 0.90480.69910.0272 0.0164 0.4418 0.71590.04980.31420.16030.4302 0.4902 0.6932 0.4199 0.56920.3972

0.3127 0.1901 0.3533 0.8928 0.07840.36510.87290.8903 0.8159 0.6501 0.7537 0.6318 0.41360.0129 0.5869 0.1536 0.2731 0.64080.39320.23790.7349 0.4608 0.9830 0.7939 0.2344 0.65520.3840 0.0576 0.6756 0.2548 0.19090.59150.64580.6873 0.4574 0.5527 0.9200 0.5488 0.83760.6831 0.3676 0.6992 0.8656 0.84390.11970.96690.3461 0.4507 0.4001 0.8447 0.9316 0.37160.0928 0.6315 0.7275 0.2324 0.17390.03810.66490.1660 0.4122 0.1988 0.3678 0.3352 0.42530.0353 0.7176 0.4784 0.8049 0.17080.45860.87040.1556 0.9016 0.6252 0.6208 0.6555 0.59470.6124 0.6927 0.5548 0.9084 0.99430.86990.00990.1911 0.0056 0.7334 0.7313 0.3919 0.5657Columns14through150.7165 0.11460.5113 0.66490.7764 0.36540.4893 0.14000.1859 0.56680.7006 0.82300.9827 0.67390.8066 0.99940.7036 0.96160.4850 0.0589A=-1.0106 -0.6436 0.00000.89560.5689-0.23400.62320.2379 0.3899 -0.94990.6145 0.3803 -0.3179-1.0078 0.0880 0.78120.7310-0.25560.11840.79900.5077 -1.0091 1.0950-0.7420 -0.6355 0.56900.5779-0.37750.31480.94091.6924 -0.0195 -1.87401.0823 -0.5596 -0.82170.0403-0.29591.4435-0.99210.5913 -0.0482 0.4282-0.1315 0.4437 -0.26560.6771-1.4751-0.35100.2120

0 00 000 0 0000 00 000 0 0000 00 000 0 0000 00 000 0 0000 0 0 04.輸入下列矩陣及矩陣函數(shù)?A=[20-1;132];>M=A*B>det_B=det(B)>rank_A=rank(A)>inv_B=inv(B)0B=[l%%%%0 0 0 07-1;423;201];矩陣A與B按矩陣運算相乘矩陣A的行列式矩陣A的秩矩陣B的逆矩陣0?[v,D]=?X=A/B?Y=B\Aeig(B) %矩陣B的特征值矩陣V與特征向量構成的矩陣D%A/B=A*B-1,即XB=A,求X%B\A=B-1+A,即BY=A,求YM=0 14 -317 13 10det_B=20rankA=2-0.70940.74440.7444-0.6675-0.3599+0.0218i-0.3599-0.0218i-0.2263-0.5587-0.0607i-0.5587+0.0607iD=7.2680000-1.6340+0.2861i000-1.6340-0.2861i

0.4000 -1.4000 3.60000.0000 1.5000 -2.50005.多項式運算?p=[l20-56] %?rr=roots(p) %?pp=poly(rr) %?s=[00123] ?p=[l20-56] %?rr=roots(p) %?pp=poly(rr) %?s=[00123] %?c=conv(p,s) %>>d=polyder(p) %?x=-l:0.1:2;?y=polyval(p,x) %求多項式p的根由根的列向量求多項式系數(shù)表示多項式s(x)=X：+2x+3多項式乘積多項式微分計算多項式的值p=[l20-56]rr=roots(p)pp=poly(rr)s=[00123]c=conv(p,s)d=polyder(p)x=-l:0.1:2;y=polyval(p,x)120-56rr=-1.8647+1.35841-1.8647-1.3584i0.8647+0.6161i0.8647-0.6161iPP=1.00002.00000.00001.00002.00000.0000 -5.0000 6.00000 0 12 30 0 1 4 7 1 -4 -3 18d=4 6 0 -5Columns1through1310.0000 9.6981 9.3856 9.0541 8.6976 8.3125 7.89767.4541 6.9856 6.4981 6.0000 5.5021 5.0176Columns14through264.5621 4.1536 3.8125 3.5616 3.4261 3.4336 3.61414.0000 4.6261 5.5296 6.7501 8.3296 10.3125Columns27through3112.7456 15.6781 19.1616 23.2501 28.0000?1.0000 2.0000 0.0000 -5.0000 6.0000s=0 0 12 3c=0 0 1 4 7 1 -4 -3 18

Columns1through137.89763.614110.0000 9.6981 9.3856 9.0541 8.6976 8.31257.89763.61417.4541 6.9856 6.4981 6.0000 5.5021 5.0176Columns14through264.5621 4.1536 3.8125 3.5616 3.4261 3.43364.0000 4.6261 5.5296 6.7501 8.3296 10.3125Columns27through3112.7456 15.6781 19.1616 23.2501 28.0000??? 1.0000 2.0000 0.0000 -5.0000 6.0000IError:Missingoperator,comma,orsemicolon.?P=120-56rr=-1.8647+1.3584i-1.8647-1.3584i0.8647+0.6161i0.8647-0.6161iPP=1.0000 2.0000 0.0000 -5.0000 6.0000s=0 0 1 4 7 1 -4 -3 18d=4 6 0 -5y=Columns1through1310.0000 9.6981 9.3856 9.0541 8.6976 8.3125 7.89767.4541 6.9856 6.4981 6.0000 5.5021 5.0176Columns14through264.5621 4.1536 3.8125 3.5616 3.4261 3.4336 3.61414.0000 4.6261 5.5296 6.7501 8.3296 10.3125Columns27through3112.7456 15.6781 19.1616 23.2501 28.00006.有理多項式：G(s)=10(s6.有理多項式：G(s)=(5+1)(/+$+3)?n=conv([10],[13])?d=conv([l1],[113])?[r,p,k]二residue(n,d)?pl=[l-p(l)],p2=[l-p2] %p2(s)=s-p(2)?den=conv(pl,p2)?num=conv(rl,p2)+conv(r2,pl)〉〉[num,den]=residue(r,p,k)n=conv([10],[13])d=conv([l1],[113])[r,p,k]=residue(n,d)pl=[l-p(l)]p2=[l-p(2)]den=conv(pl,p2)num=conv(r,p2)+conv(r,pl)%定義分子多項式%定義分母多項式%進行部分分式展開定義兩個極點多項式pl(s)=s-p(l),%求分母多項式den=pl(s)*p2(s)%求分子多項式%根據(jù)r,p,k的值求有理多項[num,den]=residue(r,p,k)n=10 30d=12 4 3r=-3.3333-4.0202i-3.3333+4.0202i6.6667p=0.5000+1.6583i0.5000-1.6583i1.0000k=[]pl=1.5000-1.6583ip2=1.5000+1.6583iden=???Undefinedfunctionorvariable'ri'.Errorin==>C:\MATLAB6p5\work\Untitled3.mOnline7==>num=conv(rl,p2)+conv(r2,pl)%求分子多項式?n=10 30d=12 4 3-3.3333-4.0202i-3.3333+4.0202i6.6667P=-0.5000+1.6583i-0.5000-1.6583i-1.0000k=[]pl=1.5000-1.6583ip2=denden5.0000num=-10.0000-12.0605i-10.0000+12.0605i20.0000num0.0000 10.0000 30.0000den=1.0000 2.0000 4.0000 3.00007.函數(shù)插值運算(1)線形樣條插值〉〉x=0:10?y=sin(x)?x0=[3.44.76.58.2]?yO=interpl(x,y,xO) %線形插值?xl=0:0.1:10?yl=sin(xl)>>plot(xl,yl,'r:',x,y,'b*',xO,yO,'g.') %插值比較0 120 12 3 45 6 7 8 9 10y=Columns1through90.1411 -0.7568 -0.9589 -0.27940 0.0.1411 -0.7568 -0.9589 -0.27940.6570 0.9894Columns10through11

0.4121 -0.5440xO=4000700040007000 6.5000 8.2000yO=-0.2180 -0.8983-0.2180 -0.89830.1888 0.8739xl=Columns1through90 0.10000.7000 0.80000.20000.30000.40000.50000.6000Columns10through180.9000 1.00001.6000 1.70001.10001.20001.30001.40001.5000Columns19through278000 1.90005000 2.60002.00002.10002.20002.30002.4000Columns28through367000 2.80004000 3.50002.90003.00003.10003.20003.3000Columns37through456000 3.70003000 4.40003.80003.90004.00004.10004.2000Columns46through544.5000 4.60004.70004.80004.90005.00005.10005.2000 5.30005.4000 5.50005.60005.70005.80005.90006.00006.1000 6.2000Columns64through726.3000 6.40006.50006.60006.70006.80006.90007.0000 7.1000Columns73through817.2000 7.30007.40007.50007.60007.70007.80007.9000 8.0000Columns82through908.1000 8.20008.30008.40008.50008.60008.70008.8000 8.9000Columns91through999.0000 9.10009.20009.30009.40009.50009.60009.7000 9.8000Columns100through1019.9000 10.0000yi=Columns1through90 0.09980.19870.29550.38940.47940.56460.6442 0.7174Columns10through180.7833 0.84150.89120.93200.96360.98540.99750.9996 0.99170.9738 0.94630.90930.86320.80850.74570.67550.5985 0.5155Columns28through360.4274 0.33500.23920.14110.0416-0.0584-0.1577-0.2555 -0.3508Columns37through45-0.4425 -0.5298-0.6119-0.6878-0.7568-0.8183-0.8716-0.9162 -0.9516Columns46through54-0.9775 -0.9937-0.9999-0.9962-0.9825-0.9589-0.9258-0.8835 -0.8323Columns55through63-0.7728 -0.7055-0.6313-0.5507-0.4646-0.3739-0.2794-0.1822 -0.0831Columns64through720.0168 0.11650.21510.31150.40480.49410.57840.6570 0.7290Columns73through810.7937 0.85040.89870.93800.96790.98820.99850.9989 0.9894Columns82through900.9699 0.94070.90220.85460.79850.73440.66300.5849 0.5010Columns91through990.4121 0.31910.22290.12450.0248-0.0752-0.1743-0.2718 -0.3665

-0.4575 -0.544001 23 45 67 8910y=Columns1through800.65700.84150.90930.1411-0.7568-0.9589-0.2794Columns9through110.98940.4121-0.5440xO=3.40004.70006.50008.2000y0=-0.2180-0.89830.18880.8739xl=Columns1through800.70000.10000.20000.30000.40000.50000.6000Columns9through160.80001.50000.90001.00001.10001.20001.30001.4000

1.60002.30001.70001.80001.90002.00002.10002.2000Columns25through322.40003.10002.50002.60002.70002.80002.90003.0000Columns33through403.20003.90003.30003.40003.50003.60003.70003.8000Columns41through484.00004.70004.10004.20004.30004.40004.50004.6000Columns49through564.80005.50004.90005.00005.10005.20005.30005.4000Columns57through645.60006.30005.70005.80005.90006.00006.10006.2000Columns65through726.40007.10006.50006.60006.70006.80006.90007.0000Columns73through807.20007.90007.30007.40007.50007.60007.70007.8000Columns81through888.00008.70008.10008.20008.30008.40008.50008.60008.80008.90009.00009.10009.20009.30009.40009.5000Columns97through1019.60009.70009.80009.900010.0000yi=Columns1through800.09980.19870.29550.38940.47940.56460.6442Columns9through160.71740.78330.84150.89120.93200.96360.98540.9975Columns17through240.99960.99170.97380.94630.90930.86320.80850.7457Columns25through320.67550.59850.51550.42740.33500.23920.14110.0416Columns33through40-0.0584-0.1577-0.2555-0.3508-0.4425-0.5298-0.6119-0.6878Columns41through48-0.7568-0.8183-0.8716-0.9162-0.9516-0.9775-0.9937-0.9999-0.9962-0.9825-0.9589-0.9258-0.8835-0.8323-0.7728-0.7055Columns57through64-0.6313-0.5507-0.4646-0.3739-0.2794-0.1822-0.08310.0168Columns65through720.11650.21510.31150.40480.49410.57840.65700.7290Columns73through800.79370.85040.89870.93800.96790.98820.99850.9989Columns81through880.98940.96990.94070.90220.85460.79850.73440.6630Columns89through960.58490.50100.41210.31910.22290.12450.0248-0.0752Columns97through101-0.1743 -0.2718 -0.3665 -0.4575 -0.5440五、實驗要求利用所學知識，完成上述1至7項實驗內(nèi)容，并將實驗結果寫在實驗報告上。六、實驗思考題.矩陣建立與有哪幾種方法？a、簡單矩陣的輸入b、利用語句或函數(shù)產(chǎn)生矩陣.矩陣的加、減、乘、除運算規(guī)則是什么？只有同階矩陣方可進行加減運算，當兩個矩陣中前一矩陣和后一矩陣的行數(shù)相同時，可以進行乘法運算，矩陣的除法有兩種運算符“\”和“/”，分別表示左除和右除。一般地講，x=A\B是A*x=B地解，x=B/A是x*A=B地解。實驗三Matlab基本編程方法（設計性實驗）一、實驗目的、掌握Matlab軟件使用的基本方法；、熟悉Matlab程序設計的基本方法二、實驗儀器與軟件PC機 1臺MATLAB6.X環(huán)境三、實驗原理根據(jù)MATLAB基本數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析和圖形函數(shù)的功能，按程序設計數(shù)學要求完成對象計算的MATLAB程序。四、實驗內(nèi)容1、編寫命令文件：計算l+2+-+n<2000時的最大n值；mysum=l;form=l:2000mysum=mysum+m;if（mysum>2000）break;endendmm=632、編寫函數(shù)文件：分別用for和while循環(huán)結構編寫程序，求2的。到15次嘉的和。mysum=20;fori=l:15mysum=mysum+2i;endmysummysum=65535mysum=20;i=l；while（i<=15）mysum=mysum+2i;i=i+l;endmysummysum=655353、如果想對一個變量x自動賦值。當從鍵盤輸入y或Y時（表示是），x自動賦為1;當從鍵盤輸入n或N時（表示否），x自動賦為0；輸入其他字符時終止程序。ikey=0;while（ikey==0）si二input（'若給x賦值請輸入[y/n]?','s'）;if（sl==，y*|sl==，Y，）ikey=l;x=lelseif（sl==，n*|sl==，N*）ikey=l;x=0,endbreakendend若給X賦值請輸入[y/n]?yx=y1若給x賦值請輸入[y/n]?nx=n0五、實驗要求利用所學知識,完成上述3項實驗內(nèi)容，并將實驗用程序和結果寫在實驗報告上。六、實驗思考題.用FOR和WHILE語句有何要求？For語句的基本命令格式為For循環(huán)變量=表達式1：表達式3：表達式2循環(huán)語句組EndWhile語句的基本命令格式為While（條件式）循環(huán)體條件組End.用戶數(shù)據(jù)的輸入有那兒種函數(shù)？1匿名函數(shù)2主函數(shù)與子函數(shù)3私有函數(shù)4嵌套函數(shù)5矩陣輸入實驗四 控制系統(tǒng)仿真（一）（綜合性實驗）一、實驗目的1、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的時域分析2、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的頻域分析3、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的根軌跡分析二、實驗儀器與軟件PC機 1臺MATLAB6.X環(huán)境三、實驗原理根據(jù)Matlab控制系統(tǒng)常用函數(shù)編寫出仿真軟件，也可以根據(jù)SIMULINK完成實驗。四、實驗內(nèi)容1、時域分析（1）根據(jù)下面?zhèn)鬟f函數(shù)模型：繪制其單位階躍響應曲線并從圖上讀取最大超調(diào)量，繪制系統(tǒng)的單位脈沖響應、零輸入響應曲線。G(s)=5G(s)=5(52+5s+6)53+652+1()5+8numO=[52530];den0=[l6108];[num,den]=cloop(numO,denO);t=0:0.1:10;[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y)M=((max(y)-1)/1)*100;disp(['最大超調(diào)量M='num2str(M)'%'])最大超調(diào)量M=T7.1075%單位階躍響應曲線

0.90.1- -Q 1 1 1111111 0123456789 10單位脈沖響應曲線num0=[52530];den0=[l6108];[num,den]=cloop(numO,denO);t=0:0.1:10;[y,x,t]=impulse(num,den,t);plot(t,y)4TOC\o"1-5"\h\zJi i 1 ? 1 ? i i i-o1 2 34 567 89 10(2)典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 2Gp)=,:——7-S+2血5+%當U=0.7,3n取2、4、6、8、10、12的單位階躍響應。w=[2:2:12];zeta=0.7;figure(l);holdonforwn二wnum=wn2;den=[l,2*zeta*wn,wn.2];step(num,den)endtitle(*StepRespone));holdoff1.40.4-；1.40.4-；lj/ / -[I/j /StepResponeTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"0.2 1/ _Q ] I 1 1 I I I 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Time(sec)(3)典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： ，Q($)=-,一屋; rs+2血$+叫當3n=6/取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的單位階躍響應。wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0,1.5,2.0];figure(1);holdonfork=zeta;num=wn2;den=[1,2*k*wn,wn.2];step(num,den);endtitle(，StepResponse');holdoffo0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5Time(sec)StepResponse86Go.9PWQ.與42

o.o.2、頻域分析(1)典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 口2G,(s)=、——rs-+2^cos+a)~當4=0.7,an取2、4、6、8、10、12的伯德圖w=logspace(0,1);figure(1);num=[2*2:2"2:12"2];fork=wnden=[l,1.4*k,k2];bode(num,den,w);holdonendgrid;title。Bodeplot');holdoff

Bodeplot10° 101Frequency(rad/sec)(2)典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 2G(s)=2” FS+ +CDn當3n=6,U取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0.1.5、2.0的伯德圖。w=logspace(0,1);a=[0.2:0.2:1.0,1.5,2.0];figure(1);num=36;fork=aden=[l,12*k,36];bode(num,den,w);holdonendgrid;title。Bodeplot*);holdoffFrequency(rad/sec)3、根軌跡分析根據(jù)下面負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，繪制系統(tǒng)根軌跡，并分析系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。G(s)H(s)=G(s)H(s)=S(S+1)(5+2)num=1;den=conv([1,0],conv([l,1],[1,2]));rlocus(num,den),[K,poles]=rlocfind(num,den)selected_point=0-1.4037iK=5.9115poles:-2.9919-0.0040+1.4056i-0.0040-1.4056iRootLocusRealAxisRealAxis由此可見，根軌跡與虛軸交點處增益K=6,這說明當K<6時系統(tǒng)穩(wěn)定；當K>6時，系統(tǒng)不穩(wěn)定。五、實驗要求利用所學知識,完成上述各項實驗內(nèi)容，并將實驗用程序和結果寫在實驗報告上。如果有圖，則將圖畫在實驗報告上。六、實驗思考題.二維圖形函數(shù)有何要求？答1注意函數(shù)圖形中要求的線形2對圖形加上各種標注和注解3明確各種函數(shù)的使用方法和在表示方法。.如果要求實驗中所用數(shù)據(jù)由用戶從鍵盤輸入，根據(jù)如何編寫？答：%1用input函數(shù)輸入%2用keybod函數(shù)輸入%3用menu菜單調(diào)入實驗五控制系統(tǒng)仿真（二）（綜合性實驗）一、實驗目的1、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2、掌握如何使用Matlab進行系統(tǒng)的能觀測性、能控性分析3、掌握如何使用Matlab進行離散系統(tǒng)分析二、實驗儀器與軟件PC機 1臺MATLAB6.X環(huán)境三、實驗原理根據(jù)Matlab控制系統(tǒng)常用函數(shù)編寫出仿真軟件，也可以根據(jù)SIMULINK完成實驗。四、實驗內(nèi)容1、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析(1)代數(shù)法穩(wěn)定性判據(jù)：(用求分母多項式的根和routh函數(shù)兩種方法)已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G")=100—s(s+1)(5+20)試對系統(tǒng)閉環(huán)判別其穩(wěn)定性。num=[100200];den=conv([100,0],conv([100,100],[100,2000]));[z,p]=tf2zp(num,den);ii=find(real(p)>0);nl=length(ii);if(nl>0)disp(，TheUnstablePolesare:');disp(p(ii));elsedisp(,SystemisStable,);endSystemisStable(2)根軌跡法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性：已知一個單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：i， ($+3)G(s)=k ； s(s+5)(5+6)(s,+25+2)試在系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡圖上選擇一點，求出該點的增益及其系統(tǒng)的閉環(huán)極點位置，并判斷在該點系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。num=[13];den=[l135582600];rlocus(num,den),[K,poles]=rlocfind(num,den)Selectapointinthegraphicswindowselected_point=-0.0332-0.0932i

1.9104poles=-5.5448+1.0925i-5.5448-1.0925i-0.9019+0.9330i-0.9019-0.9330i-0.1066-10-12 -10 -8 -6 -4 -2-10-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8RealAxis10864RootLocusw-x<mE-由圖可得增益K=33,當K<33時系統(tǒng)穩(wěn)定；當K>33時，系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以該點系統(tǒng)穩(wěn)定。Bode圖法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性：已知兩個單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：G|(s)=2.7

G|(s)=2.7

s'+5s1+4s。(s)2.7s'+5s2-4s用Bode圖法判斷系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。2、系統(tǒng)能控性、能觀性分析已知連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型：當a分別取一G(s)=-—— 1,0,+1時，判別系統(tǒng)的能控性?+IOr+275+18

與能觀性fora=[-l:1]anum=[l,a];den=[l102718];n=3;[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);Wc=gram(A,B);Wo=gram(A',C');if(rank(Wc)==n)if(rank(Wo)==n)dispf系統(tǒng)既能控又能觀測‘)elsedisp('系統(tǒng)能控，但不能觀測’)endelseif(rank(Wo)==n)disp('系統(tǒng)能觀測,但不能控')elsedisp('系統(tǒng)不能控，也不能觀測')endendend-1系統(tǒng)既能控又能觀測0系統(tǒng)既能控乂能觀測a=1系統(tǒng)能控，但不能觀測遞函數(shù)：范圍，繪制出系統(tǒng)的頻率響應曲和Nyquist遞函數(shù)：范圍，繪制出系統(tǒng)的頻率響應曲和Nyquist圖，并求出幅值裕度自動選擇頻率 'I+3z-1+3z-2+2z-3線，包括Bode圖和相角裕度。五、實驗要求利用所學知識,完成上述各項實驗內(nèi)容，并將實驗用程序和結果寫在實驗報告上。

如果有圖，則將圖畫在實驗報告上。六、實驗思考題Bode圖函數(shù)在編程中有何要求？答：系統(tǒng)的伯德圖就是是幅值|G(jw)|與相位/G(jw)分別對角頻率w進行繪圖。實驗六SIMULINK仿真(設計性實驗)一、實驗目的學習使用SIMULINK進行系統(tǒng)仿真的方法二、實驗儀器與軟件PC機 1臺MATLAB6.X環(huán)境三、實驗原理1、Simulink的基本操作(1)運行Simulink(2)常用的標準模塊(3)模塊的操作2、系統(tǒng)仿真及參數(shù)設置(1)算法設置(Solver)(2)工作空間設置(WorkspaceI/O)四、實驗內(nèi)容構圖如下(1)已知系統(tǒng)結構圖如下圖.含飽和非線性環(huán)節(jié)系統(tǒng)方框圖簡介已知輸入為信號電平從1?6,非線性環(huán)節(jié)的上下限為±1,取步長h=0.1,仿真時間為10秒，試繪制系統(tǒng)的響應曲線。

8PID控制系統(tǒng)的結構如圖所示，試設計串聯(lián)補償器，使系統(tǒng)速度穩(wěn)態(tài)誤差小于10%,相角裕量PM=45o,并對系統(tǒng)進行仿真。

五、實驗要求利用所學知識，熟悉實驗內(nèi)容中1到2的相應內(nèi)容，建立個實驗內(nèi)容所需的仿真結構模塊，給出各模塊參數(shù)設置要求，并寫在預習報告上。實驗七 SIMULINK仿真實驗26-2：假設某一系統(tǒng)如圖所示的四個典型環(huán)節(jié)組成，試利用SIMULINK求輸出量丫的動態(tài)響應15ieoffset:015ieoffset:06-3：已知非線性系統(tǒng)如圖所示，試利用SIMULINK求輸出量丫的動態(tài) 響 應6-4已知采樣結構如圖所示，試利用simulink求系統(tǒng)的輸出響應。6-5：已知非線性系統(tǒng)如圖所示，試利用simulink分析非線性環(huán)節(jié)的C值與輸出副值對系統(tǒng)輸出性能的影響。實驗八 控制系統(tǒng)的計算機輔助設計（設計性實驗）一、實驗目的1、了解電力電子電路在MATLAB/SIMULINK下的建模方法。2、了解電力電子電路在MATLAB/SIMULINK下的仿真方法。3、掌握電力電子電路在MATLAB/SIMULINK下的模塊參數(shù)的設置要求。8-1：已知一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=200/s(0.ls+1),試利用MATLAB設計一較正裝置，使系統(tǒng)象角裕量大于等于45,剪切頻率大于等于50s、lw=50phase=40num=200den=conv([l0],[0.11])[Gm,Pm]=bode