《MATLAB與控制系統(tǒng)仿真》09自動化(共43頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實驗報告班級： 自動化092班 學(xué)號： 姓名： 張曉梅 時間：2012 年 6 月目 錄實驗一 MATLAB環(huán)境的熟悉與基本運算（一）實驗二 MATLAB環(huán)境的熟悉與基本運算（二）實驗三 MATLAB語言的程序設(shè)計實驗四 MATLAB的圖形繪制實驗五 基于SIMULINK的系統(tǒng)仿真實驗六 控制系統(tǒng)的頻域與時域分析實驗七 控制系統(tǒng)PID校正器設(shè)計法實驗八 線性方程組求解及函數(shù)求極值南昌大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名： 張曉梅 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 自動化092班 實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱實驗一 MATL

2、AB環(huán)境的熟悉與基本運算（一）二、實驗?zāi)康模?1 熟悉MATLAB開發(fā)環(huán)境2掌握矩陣、變量、表達式的各種基本運算三、主要儀器設(shè)備及耗材計算機四、實驗基本知識： 1.熟悉MATLAB環(huán)境: MATLAB桌面和命令窗口、命令歷史窗口、幫助信息瀏覽器、工作空間瀏覽器、文件和搜索路徑瀏覽器。2.掌握MATLAB常用命令表1 MATLAB常用命令clc 清除命令窗口中內(nèi)容clear 清除工作空間中變量help 對所選函數(shù)的功能、調(diào)用格式及相關(guān)函數(shù)給出說明lookfor 查找具有某種功能的函數(shù)但卻不知道該函數(shù)的準確名稱3.MATLAB變量與運算符31變量命名規(guī)則32 MATLAB的各種常用運算符表2 MA

3、TLAB算術(shù)運算符操作符 功能說明 操作符 功能說明 + 加 矩陣左除- 減. 數(shù)組左除* 矩陣乘/ 矩陣右除.* 數(shù)組乘./ 數(shù)組右除 矩陣乘方' 矩陣轉(zhuǎn)置. 數(shù)組乘方.' 數(shù)組轉(zhuǎn)置表3 MATLAB關(guān)系運算符操作符 功能說明 = 等于= 不等于> 大于< 小于>= 大于等于<= 小于等于表4 MATLAB邏輯運算符邏輯運算符 邏輯運算 說明 & And 邏輯與| Or 邏輯或 Not 邏輯非Xor邏輯異或表5 MATLAB特殊運算符號 功能說明示例 符號 功能說明示例 ： 1:1:4;1:2:11 . ； 分隔行 . ， 分隔列 （） % 注

4、釋 構(gòu)成向量、矩陣 ！ 調(diào)用操作系統(tǒng)命令 構(gòu)成單元數(shù)組= 用于賦值 4.MATLAB的一維、二維數(shù)組的尋訪表6 子數(shù)組訪問與賦值常用的相關(guān)指令格式四、實驗內(nèi)容及實驗結(jié)果 1、新建一個文件夾（自己的名字命名，在機器的最后一個盤符） 2、啟動MATLAB，將該文件夾添加到MATLAB路徑管理器中。3、學(xué)習(xí)使用help命令。 Help 加上所要想查詢的函數(shù)，MATLAB會自動生成該函數(shù)功能和調(diào)用的說明，有助于了解沒有接觸的函數(shù)。4、窗口命令l closel close alll clcl hold onl hold off了解其功能和作用，觀察command window、command histo

5、ry和workspace等窗口的變化結(jié)果。、5、工作空間管理命令l whol whosl clear6、隨機生成一個2×6的矩陣，觀察command window、command history和workspace等窗口的變化結(jié)果，實現(xiàn)矩陣左旋90°或右旋90°的功能。>> a=rand(2,6)a = 0.8462 0.2026 0.8381 0.6813 0.8318 0.7095 0.5252 0.6721 0.0196 0.3795 0.5028 0.4289>> b=rot90(a)b = 0.7095 0.4289 0.8318

6、 0.5028 0.6813 0.3795 0.8381 0.0196 0.2026 0.6721 0.8462 0.52527、求高階方程的的根，求高階多項式的值。 >> a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;>> p=poly(a)p = 1.0000 -15.0000 -18.0000 -0.0000>> v=roots(p)v = 16.1168 -1.1168 -0.00008、創(chuàng)建一個二維數(shù)組A（4×8）。查詢數(shù)組A第2行、第3列的元素；查詢數(shù)組A第2行的所有元素；查詢數(shù)組A第6列的所有元素；查詢數(shù)組A按列拉長形成新的數(shù)組B；查詢數(shù)組

7、A按行拉長形成新的數(shù)組C。專心-專注-專業(yè)>> a=rand(4,8)a = 0.9501 0.8913 0.8214 0.9218 0.9355 0.0579 0.1389 0.2722 0.2311 0.7621 0.4447 0.7382 0.9169 0.3529 0.2028 0.1988 0.6068 0.4565 0.6154 0.1763 0.4103 0.8132 0.1987 0.0153 0.4860 0.0185 0.7919 0.4057 0.8936 0.0099 0.6038 0.7468>> a(2,3)ans = 0.4447>&

8、gt; a(2,:)ans = 0.2311 0.7621 0.4447 0.7382 0.9169 0.3529 0.2028 0.1988>> a(:,6)ans = 0.0579 0.3529 0.8132 0.0099>> b=a(:)b = 0.9501 0.2311 0.6068 0.4860 0.8913 0.7621 0.4565 0.0185 0.8214 0.4447 0.6154 0.7919 0.9218 0.7382 0.1763 0.4057 0.9355 0.9169 0.4103 0.8936 0.0579 0.3529 0.8132 0

9、.0099 0.1389 0.2028 0.1987 0.6038 0.2722 0.1988 0.0153 0.7468五、實驗心得這是MATLAB的第一個實驗，也是我第一次接觸這個軟件，在初步了解中可以感覺到它的功能很多而且可以解決很多工程問題等，是我們專業(yè)很重要的應(yīng)用軟件，它的指令簡單易懂但是編寫語句時不能出錯，只要是一點不符合軟件編程要求都不能得到想要的結(jié)果，細心耐心才能做出結(jié)果，使我匪淺！南昌大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名： 張曉梅 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 自動化092班 實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱MATLAB環(huán)境的熟悉與基本運算（二）二、實驗?zāi)?/p>

10、的： 1 熟悉MATLAB開發(fā)環(huán)境2掌握矩陣、變量、表達式的各種基本運算三、主要儀器設(shè)備及耗材計算機四、實驗基本知識： 1.MATLAB的基本運算表1 兩種運算指令形式和實質(zhì)內(nèi)涵的異同表2MATLAB的常用函數(shù)五、實驗內(nèi)容1、設(shè)有3個二維數(shù)組A（2×4），B（2×4），C（2×2），參照表1寫出所有由2個數(shù)組參與的合法的數(shù)組運算和矩陣指令及結(jié)果。2、學(xué)習(xí)使用表2列出的常用函數(shù)。3、學(xué)習(xí)使用表3列出的數(shù)組操作函數(shù)。4、生成下列矩陣，并取出方框內(nèi)的數(shù)組元素六、實驗結(jié)果答：1.A:數(shù)組的運算 >> a=zeros(2,4); >> b=ones(

11、2,4);>> c=eye(2,2)>> aa = 0 0 0 0 0 0 0 0>> bb = 1 1 1 1 1 1 1 1>> cc = 1 0 0 1>> a+bans = 1 1 1 1 1 1 1 1>> a-bans = -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1>> a.*bans = 0 0 0 0 0 0 0 0>> a./bans = 0 0 0 0 0 0 0 0>> b.aans = 0 0 0 0 0 0 0 0>> exp(a)ans = 1

12、 1 1 1 1 1 1 1>> log(b)ans = 0 0 0 0 0 0 0 0>> sqrt(c)ans = 1 0 0 1>> c'ans = 1 0 0 1B：矩陣的運算>> a=1 1;2 2a = 1 1 2 2>> a'ans = 1 2 1 2>> 5*aans = 5 510 10>> a2ans = 3 3 6 6>> a1.2ans = 1.2457 1.2457 2.4915 2.4915>> b=1 2;3 4b = 1 2 3 4>

13、> 2*inv(b)ans = -4.0000 2.0000 3.0000 -1.0000>> 4*inv(b)ans = -8.0000 4.0000 6.0000 -2.0000>> expm(b)ans = 51.9690 74.7366 112.1048 164.0738> b=1 2 ;3 4;>> logm(b)Warning: Principal matrix logarithm is not defined for A with nonpositive real eigenvalues. A non-principal matri

14、x logarithm is returned.> In funm at 153 In logm at 27ans = -0.3504 + 2.3911i 0.9294 - 1.0938i 1.3940 - 1.6406i 1.0436 + 0.7505i>> sqrtm(b)ans = 0.5537 + 0.4644i 0.8070 - 0.2124i 1.2104 - 0.3186i 1.7641 + 0.1458i2、表2常用函數(shù)的使用>> V=1 2 3 4;>> A=diag(V)A = 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0

15、 0 4>> a=eye(3)a = 1 0 0 0 1 0 0 0 1>> b=magic(4)b = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1>> c=ones(3)c = 1 1 1 1 1 1 1 1 1>> a=rand(3)a = 0.9501 0.4860 0.4565 0.2311 0.8913 0.0185 0.6068 0.7621 0.8214>> a=randn(3)a = -0.4326 0.2877 1.1892 -1.6656 -1.1465 -0.0376 0.125

16、3 1.1909 0.3273>> a=zeros(3)a = 0 0 0 0 0 0 0 0 0>> a=1 2 3,4 5 6;>> b=size(a)b = 1 63、表3函數(shù)的使用>> a=1 2 3 4;>> b=diag(a)b = 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4>> c=flipud(a)c = 1 2 3 4>> d=fliplr(a)d = 4 3 2 1>> a=1 2 3;>> rot90(a)ans = 3 2 1>>

17、q=1 2 3;1 2 3;1 2 3;>> det(q)ans = 0>> a=1 2;2 1;>> rank(a)ans = 2>> a=1 1;2 2;>> rank(a)ans = 14、取出方塊中的元素>> A=1:25;A=reshape(A,5,5)'>> A(2,:)=fliplr(A(2,:);>> AA = 1 2 3 4 5 10 9 8 7 6 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25>> A(2,2:3)a

18、ns = 9 8>> A(2:4,4)ans = 7 14 19>> A(4:5,1:3)ans = 16 17 18 21 22 23七、實驗心得：這個實驗室考察矩陣和向量的運算，在其中有很多細節(jié)要注意，例如，在矩陣的運算中，最容易出現(xiàn)的問題是求逆矩陣的運算，所要求的矩陣必須是非奇異的矩陣，否則會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。南昌大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名： 張曉梅 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 自動化092班 實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱實驗三 MATLAB語言的程序設(shè)計二、實驗?zāi)康模?1、熟悉MATLAB程序編輯與設(shè)計環(huán)境2、掌握各種編程語句語

19、法規(guī)則及程序設(shè)計方法 3、函數(shù)文件的編寫和設(shè)計 4、了解和熟悉跨空間變量傳遞和賦值 三、主要儀器設(shè)備及耗材計算機四、實驗基本知識：1、程序流程控制語句 for循環(huán)結(jié)構(gòu)語法：for i初值：增量：終值 語句1 語句n end 說明：1i初值：終值，則增量為1。 2初值、增量、終值可正可負，可以是整數(shù)，也可以是小數(shù)，只須符合數(shù)學(xué)邏輯。while 循環(huán)結(jié)構(gòu) 語法：while 邏輯表達式 循環(huán)體語句 end 說明：1、whiIe結(jié)構(gòu)依據(jù)邏輯表達式的值判斷是否執(zhí)行循環(huán)體語勾。若表達式的值為真，執(zhí)行循環(huán)體語句一次、在反復(fù)執(zhí)行時，每次都要進行判斷。若表達式的值為假，則程序執(zhí)行end之后的語句。2、為了避免因

20、邏輯上的失誤，而陷入死循環(huán)，建議在循環(huán)體語句的適當位置加break語句、以便程序能正常執(zhí)行。（執(zhí)行循環(huán)體的次數(shù)不確定；每一次執(zhí)行循環(huán)體后，一定會改變while后面所跟關(guān)系式的值。） 3、while循環(huán)也可以嵌套、其結(jié)構(gòu)如下： while邏輯表達式1 循環(huán)體語句1 while邏輯表達式2 循環(huán)體語句2 end 循環(huán)體語句3 end if-else-end分支結(jié)構(gòu)if 表達式 1 語句1 else if 表達式 2(可選) 語句2 else(可選) 語句3 end end 說明：1.if結(jié)構(gòu)是一個條件分支語句，若滿足表達式的條件，則往下執(zhí)行；若不滿足，則跳出if結(jié)構(gòu)。2else if表達式2與el

21、se為可選項，這兩條語句可依據(jù)具體情況取舍。3注意：每一個if都對應(yīng)一個end，即有幾個if，記就應(yīng)有幾個end。switch-case結(jié)構(gòu)語法：switch表達式case常量表達式1 語句組1 case常量表達式2 語句組2 otherwise 語句組n end 說明：1switch后面的表達式可以是任何類型，如數(shù)字、字符串等。2當表達式的值與case后面常量表達式的值相等時，就執(zhí)行這個case后面的語句組如果所有的常量表達式的值都與這個表達式的值不相等時，則執(zhí)行otherwise后的執(zhí)行語句。程序流程控制指令break、return、pause 2、函數(shù)文件的結(jié)構(gòu)和編寫方法 函數(shù)只能在函數(shù)

22、體內(nèi)對變量進行操作，也就是只能訪問函數(shù)本身工作空間中的變量。M函數(shù)文件的結(jié)構(gòu)（1） 函數(shù)定義行（function） （2） H1行（函數(shù)幫助文本的第一行） （3） 函數(shù)幫助文本（4） 函數(shù)體（5） 注釋函數(shù)文件編寫后，保存時，其文件名必須與函數(shù)名相同。注意：函數(shù)名不要與MATLAB自身的函數(shù)命令相同。五、實驗內(nèi)容： 練習(xí)A 1、熟悉MATLAB程序編輯與設(shè)計環(huán)境2、用for循環(huán)語句實現(xiàn)求1100的和3、用for循環(huán)語句實現(xiàn)編寫一個求階乘n!的函數(shù)文件4、判斷y向量的元素屬于3n 3n+1或3n+2，設(shè)y=3,5,7,9,11,16。(使用函數(shù)rem求余數(shù))7、已知數(shù)組A=2,4,6,8,10，

23、B=4,9,6,7,4,求,其中n=5。六、實驗結(jié)果：1、列出實驗程序代碼及實驗結(jié)果。l 用for循環(huán)語句實現(xiàn)求1100的和>> %ex1.m>> mysum=0;i=1;>> for i=1:100 mysum=mysum+i;end>> mysummysum = 5050l 用for循環(huán)寫n！函數(shù)函數(shù)是：%at=1;for i=1:n; t=i*t;endt運行結(jié)果為：>> n=3;at = 6>> n=4;at = 24l 判斷y向量的元素屬于3n 3n+1或3n+2，設(shè)y=3,5,7,9,11,16。(使用函數(shù)re

24、m求余數(shù))>> y=3,5,7,9,11,16y = 3 5 7 9 11 16>> a=rem(y,3)a = 0 2 1 0 2 1l 已知數(shù)組A=2,4,6,8,10，B=4,9,6,7,4,求,其中n=5程序文件如下：%wA=2,4,6,8,10;B=4,9,6,7,4;m=0;for i=1:5 m=m+A(i)*B(6-i)end程序調(diào)試結(jié)果：>> wm = 8m = 36m = 72m = 144m = 184七寫出實驗體會。這個實驗是關(guān)于小程序的編寫，主要考察語句的使用和整體程序的理解，需要有語言編寫的能力，而且需要耐心調(diào)試修改。 南昌大學(xué)實

25、驗報告學(xué)生姓名： 張曉梅 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 自動化092班 實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱實驗四 MATLAB的圖形繪制二、實驗?zāi)康模?1、學(xué)習(xí)MATLAB圖形繪制的基本方法； 2、熟悉和了解MATLAB圖形繪制程序編輯的基本指令； 3、熟悉掌握利用MATLAB圖形編輯窗口編輯和修改圖形界面，并添加圖形的各種標注； 4、掌握plot、subplot的指令格式和語法。三、主要儀器設(shè)備及耗材計算機四、實驗基本知識：1、基本的繪圖命令plot（x,y,）2、建立圖形窗口命令figure（1）；figure（2）；figure(n)打開不同的圖形窗口，

26、以便繪制不同的圖形。3、grid on：在所畫出的圖形坐標中加入柵格grid off：除去圖形坐標中的柵格。4、hold on：把當前圖形保持在屏幕上不變，同時允許在這個坐標內(nèi)繪制另外一個圖形。hold off：使新圖覆蓋舊的圖形。5、axis設(shè)定軸的范圍axis（xmin xmax ymin ymax）設(shè)定x 軸與y軸的最大、最小坐標。axis(equal)：將x坐標軸和y坐標軸的單位刻度大小調(diào)整為一樣。6、文字標示l text(x,y,字符串)在圖形的指定坐標位置(x,y)處，標示單引號括起來的字符串。l gtext(字符串)利用鼠標在圖形的任意位置標示字符串。l title(字符串)在所

27、畫圖形的最上端顯示說明該圖形標題的字符串。l xlabel(字符串)，ylabel(字符串)設(shè)置x，y坐標軸的名稱。l 輸入特殊的文字需要用反斜杠（）開頭7、subplot（m，n，k）：分割圖形顯示窗口，在同一個窗口中顯示多個圖形。l m：上下分割個數(shù)l n：左右分割個數(shù)l k:：子圖編號8、semilogx：繪制以x軸為對數(shù)坐標（以10為底），y軸為線性坐標的半對數(shù)坐標圖形。semilogy：繪制以y 軸為對數(shù)坐標（以10 為底），x 軸為線性坐標的半對數(shù)坐標圖形。五、實驗內(nèi)容1、繪制下列曲線，要求盡可能多地使用二中所列命令。 y=sin(t)sin(9t)2、繪制二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)，綜合演

28、示圖形標識。clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t); tt=t(find(abs(y-1)>0.05);ts=max(tt); plot(t,y,'r-','LineWidth',3) axis(-inf,6*pi,0.6,inf) set(gca,'Xtick',2*pi,4*pi,6*pi,'Ytick',0.95,1,1.05,max(y) grid on title('it y = 1 - e -alphatcosomegat') text

29、(13.5,1.2,'fontsize12alpha=0.3') text(13.5,1.1,'fontsize12omega=0.7') hold on;plot(ts,0.95,'bo','MarkerSize',10);hold off cell_string1='fontsize12uparrow' cell_string2='fontsize16 fontname隸書鎮(zhèn)定時間' cell_string3='fontsize6 ' cell_string4='font

30、size14rmt_s = ' num2str(ts); text(ts,0.85,cell_string) xlabel('fontsize14 bft rightarrow')ylabel('fontsize14 bfy rightarrow')六、實驗結(jié)果1列出實驗程序（命令）代碼及實驗結(jié)果。試驗程序如下：>> x=0:0.1:2*pi;y=x+(x.3)/3;plot(x,y)試驗程序如下：x=0:0.1:2*pi;y=(1/2.*pi).*exp(x.2/2);plot(x,y) 試驗程序如下：t=0:0.1:2*pi;r=2.5;

31、x=r*sin(t);y=r*cos(t);plot(x,y) y=sin(t)sin(9t)試驗程序如下：x=0:0.1:2*pi;y=sin(x).*sin(9*x);plot(x,y)實驗圖一實驗圖二：實驗圖三：實驗圖四七、心得體會： 這個實驗是首次運用MATLAB的繪圖功能，需要先寫出原函數(shù)，在窗口中調(diào)用，主要是考察plot函數(shù)的使用，難點在于源文件的而編寫，在整個程序中不能出現(xiàn)一點差錯就不能得到想要的圖，考驗編程能力和耐心細心程度。 南昌大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名： 張曉梅 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 自動化092班 實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱實

32、驗五 基于SIMULINK的系統(tǒng)仿真二、實驗?zāi)康模?1、熟悉SIMULINK 工作環(huán)境及特點2、掌握線性系統(tǒng)仿真常用基本模塊的用法3、掌握SIMULINK 的建模與仿真方法4、子系統(tǒng)的創(chuàng)建和封裝設(shè)計三、主要儀器設(shè)備及耗材計算機四、實驗基本知識：1、了解SIMULINK模塊庫中各子模塊基本功能 2、SIMULINK 的建模與仿真方法（1）打開模塊庫，找出相應(yīng)的模塊。鼠標左鍵點擊相應(yīng)模塊，拖拽到模型窗口中即可。（2）創(chuàng)建子系統(tǒng)：當模型大而復(fù)雜時，可創(chuàng)建子系統(tǒng)。（3）設(shè)置仿真控制參數(shù)。五、實驗內(nèi)容及實驗結(jié)果 1、SIMULINK仿真實際應(yīng)用（1） 雙環(huán)調(diào)速的電流環(huán)系統(tǒng)的方框圖模型為： 圖中參數(shù)設(shè)為K

33、s=44；Ts=0.00167；Ta=0.017；R=1；Tm=0.075；Ce=0.1925；Kt=0.01178；T1=0.049；T2=0.088(1)在Simulink集成環(huán)境下建立模型，在給定信號作用點處輸入單位給定階躍響應(yīng)信號，0.3秒后在擾動信號點輸入單位階躍響應(yīng)信號。并繪制相應(yīng)的響應(yīng)曲線Ks=44;Ts=0.00167;Ta=0.017;R=1;Tm=0.075;Ce=0.1925;Kt=0.01178;T1=0.049;T2=0.088;>> qingchundou2、用Simulink對以下系統(tǒng)進行仿真 其中為系統(tǒng)輸入，y(t)為系統(tǒng)輸出，仿真當輸入為正弦信號時

34、，輸出的信號的波形，仿真時間0<=0t<=100。仿真的系統(tǒng)模型：結(jié)果顯示：3、在滑艇的運行過程中，滑艇主要受到如下作用力的控制：滑艇自身的牽引力F，滑艇受到的水的阻力f。其中水的阻力，u為滑艇的運動速度。由運動學(xué)的相關(guān)定理可知，整個滑艇系統(tǒng)的動力學(xué)方程為：其中，m為滑艇的質(zhì)量。假設(shè)滑艇的質(zhì)量為1000kg，建立此系統(tǒng)的Simulink模型并進行分析。解：（1）滑艇速度控制系統(tǒng)的模型建立與仿真仿真模型建立如下圖中的step模塊，用來產(chǎn)生滑艇的牽引力。將其終值設(shè)為1000，起始時間設(shè)置為0,增益gain設(shè)為1/1000，函數(shù)模塊用于取水的阻力，設(shè)置為u2-u，scope模塊用于顯示滑

35、艇的速度。根據(jù)模型仿真出來的圖形如下：由仿真曲線可知，滑艇在牽引力F的作用下，在經(jīng)過80s左右的時間后，速度由0上升并穩(wěn)定在33km/h.六、實驗心得; 這個試驗中我學(xué)習(xí)到了matlab內(nèi)很多的函數(shù)構(gòu)造和系統(tǒng)模型的建立，并用示波器模擬出實驗結(jié)果的波形，使我了解到用計算機進行模擬的方法，同時可以看出matlab這個軟件的應(yīng)用廣泛和功能的多樣強大南昌大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名： 張曉梅 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 自動化092班 實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 一、實驗項目名稱實驗六 控制系統(tǒng)的頻域與時域分析二、實驗?zāi)康模?1、掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本描述方法和相互轉(zhuǎn)化2、了解控

36、制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法3、掌握控制系統(tǒng)頻域與時域分析基本方法三、主要儀器設(shè)備及耗材計算機四、實驗基本知識：1、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的幾種表示方法 2、在MATLAB工具箱中，提供了子系統(tǒng)的連接處理函數(shù)：1） series()函數(shù)：系統(tǒng)串聯(lián)實現(xiàn)。2） parallel()函數(shù)：系統(tǒng)并聯(lián)實現(xiàn)。3） feedback()函數(shù)：系統(tǒng)反饋連接。3、控制系統(tǒng)根軌跡繪制1）rlocfind():計算給定根的根軌跡增益 2）rlocus() 函數(shù)：功能為求系統(tǒng)根軌跡。 4、控制系統(tǒng)頻域分析基本方法1）Bode圖：bode()函數(shù)2）Nyquist圖：nyquist()函數(shù)3）穩(wěn)定裕度計算：margin( )函數(shù)5、線

37、性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析1）step( )函數(shù)-求系統(tǒng)階躍響應(yīng)2）impulse( )函數(shù)：求取系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)3）lsim( )函數(shù)：求系統(tǒng)的任意輸入下的仿真五、實驗內(nèi)容及實驗結(jié)果1、表示下列傳遞函數(shù)模型,并轉(zhuǎn)化成其他的數(shù)學(xué)模型(1)>> K=4;Z=-2;-1;-5;-1;-5;P=0;-1;-1;-1;-0.0479 + 1.3112i;-0.0479 - 1.3112iP = 0 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -0.0479 + 1.3112i -0.0479 - 1.3112i>> A,B,C,D=zp2ss(Z,P,K),num,den=zp2tf

38、(Z,P,K)A = -1.0000 0 0 0 0 0 1.0000 0 0 0 0 0 1.0000 1.0000 -0.0958 -1.3121 0 0 0 0 1.3121 0 0 0 1.0000 1.0000 9.9042 17.7417 -2.0000 -1.0000 0 0 0 0 1.0000 0B = 1 0 0 0 0 0C = 4.0000 4.0000 39.6168 70.9669 4.0000 4.0000D = 0num = 0 4 56 280 608 580 200den = 1.0000 3.0958 5.0089 6.4520 5.2604 1.7215

39、 0(2)>> num=0 4 -2;den=1 0 2 5;printsys(num,den) num/den = 4 s - 2 - s3 + 2 s + 5>> num=0 4 -2;den=1 0 2 5;Z,P K=tf2zp(num,den)Z = 0.5000P = 0.6641 + 1.8230i 0.6641 - 1.8230i -1.3283 K = 4（3）>> k=1,p=-1/2;-2k = 1p = -0.5000 -2.0000>> K=1;P=-1/2;-2;Z=0;>> A,B,C,D=zp2ss(Z

40、,P,K),num,den=zp2tf(Z,P,K)A = -2.5000 -1.0000 1.0000 0B = 1 0C = 1 0D = 0num = 0 1 0den = 1.0000 2.5000 1.0000(4)>> A=0 1;-1 -2A = 0 1 -1 -2>> B=0;1B = 0 1>> C=0 1, D=zeros(2,2)C = 0 1D = 0 0 0 02、一個單位負反饋開環(huán)傳遞函數(shù)為 試繪出系統(tǒng)閉環(huán)的根軌跡圖；并在跟軌跡圖上任選一點，試計算該點的增益K及其所有極點的位置。解：試驗程序是：%gsnum=1;den=conv(

41、1,0,conv(0.5,1,4,1);rlocus(num,den),k,poles=rlocfind(num,den)得到的根軌跡圖如下：在圖中計算出幾點的位置是：>> gsSelect a point in the graphics windowselected_point = 0 + 0.6832ik = 2.1011poles = -2.2365 -0.0068 + 0.6853i -0.0068 - 0.6853i在根軌跡上任意取了一點的值>> gsSelect a point in the graphics windowselected_point = 0

42、.6825 + 2.2236ik = 39.0822poles = -3.6105 0.6803 + 2.2247i 0.6803 - 2.2247i3、求下面系統(tǒng)在階躍信號為0.11(t)時系統(tǒng)的響應(yīng)。并求系統(tǒng)性能指標：穩(wěn)態(tài)值、上升時間、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量。% gnum=20;den=1 8 36 40 20;numc,denc=cloop(num,den);t=0:0.1:10;y,x,t=step(numc,denc,t);plot(t,y)六、實驗心得傳遞函數(shù)是現(xiàn)代控制理論中很重要的數(shù)學(xué)模型，我以前只學(xué)習(xí)到用數(shù)學(xué)和物理的方法分析它的極點和特征根，根據(jù)所計算出的數(shù)據(jù)描繪出根軌跡然后在進行系統(tǒng)的分析，而學(xué)習(xí)了matlab這個軟件后可以用軟件編程的方法實現(xiàn)以前計算的內(nèi)容，簡單直觀效率高，是現(xiàn)代控制中很重要的工具。 南昌大學(xué)實驗報告學(xué)生姓名： 張曉梅 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 自動化092班 實驗類型： 驗證 綜合 設(shè)計 創(chuàng)新 實驗日