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实验一 MATLAB基本操作与科学计算实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法 2、掌握Matlab矩阵的基本操作3、掌握Matlab的数据表示、基本运算实验原理MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（Command Window）、m-文件编辑窗口（Edit Window）和图形窗口（Figure Window）。1命令窗口（The Command Window）当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。2m-文件编辑窗口（The Edit Window）我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。3图形窗口（The Figure Window）图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，或其它棒状图、极坐标图等。 MATLAB常用操作命令和运算符如下：clear清除工作空间变量clc清除命令窗口内容path设置路径cd设置当前目录符+矩阵的加法运算符-矩阵的减法运算符*矩阵的乘法运算符矩阵的左除运算符/矩阵的右除运算符矩阵的乘方linspace产生线性等分向量inv矩阵求逆poly创建多项式polyval多项式求值polyfit多项式拟合实验内容教材控制系统仿真P79 习题2-5，2-7，2-13，2-15实验二 MATLAB绘图与M文件编程实验目的1、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 2、熟悉Matlab程序设计的基本方法 实验原理M图形是我们进行数据分析、观察系统响应的重要方式，MATLAB提供了丰富的绘图函数。既可以绘制基本二维图形、也可以绘制专业图形（如饼图、条形图、球型图等）、还可以对图形进行各种处理。此外，MATLAB语言还是一种计算机高级编程语言，并提供了与C、C+、Fortran等语言的接口。而m文件是编辑、存储MATLAB程序源代码的基本形式，有着广泛的应用。在本章内容里，主要介绍二维图形、三维图形的绘制及图形标注的方法、m文件的程序控制和m文件编写方法。常用的绘图及图形标注函数如下：plot( )绘制二维图形plot3 ( )绘制三维图形xlabel ( )给x坐标轴添加标签ylabel ( )给y坐标轴添加标签title( )给图形添加标题legend ( )给图形添加图例说明text( )在图形窗口指定位置添加文本说明gtext( )在图形窗口由鼠标指定位置添加文本说明M文件程序控制字符如下：for-end MATLAB的for循环结构while-endMATLAB的while循环结构if-then-else-endMATLAB的分支选择结构functionMATLAB函数文件定义符实验内容教材控制系统仿真P80 习题2-16，2-17，2-18，2-22。实验三 控制系统数学模型及其转换实验目的1、 掌握控制系统常用数学模型Matlab表示2、 利用Matlab实现数学模型之间的转换实验原理1、已知传递函数模型：，由分子和分母多项式可以唯一确定传递函数。分子向量numbm bm-1 b1 b0 ；分子向量denan an1 a1 a0 ；Matlab工具箱中，用命令tf( ) 可以建立一个传递函数模型，或将状态空间模型和零极点增益模型变化伟零极点增益模型。2、Matlab工具箱中，用命令zpk( ) 可以建立零极点增益函数模型，或将传递函数模型和状态空间模型变化伟零极点增益模型。3、Matlab工具箱中，用命令ss( ) 可以建立状态空间模型，或将传递函数模型和零极点增益模型变化伟零极点增益模型。4、函数tf2ss用于将传递函数化成状态空间模型，调用格式如：A, B, C, Dtf2ss(num,den);5、函数tf2zp用于将传递函数化成零极点模型，调用格式如：z, p, ktf2ss(num, den);6、函数zp2ss用于将零极点增益模型化为状态空间模型，调用格式如：A, B, C, Dzp2ss(z ，p，k);7、函数c2d用于将连续系统化为离散系统模型，调用格式如：Sysdc2d(sys，Ts);8、函数cannon用于将控制系统模型化为对角标准型，调用格式如：Csys=cannon(sys,modal)实验内容课后习题：3-1至3-5实四控制系统计算机辅助分析 一、实验目的 1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析 2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析 3、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析 二、试验原理：三、实验内容： 1、时域分析 （1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量，并求出单位脉冲响应曲线。 （2）典型二阶系统传递函数为： 当=0.7,n取2、4、6、8、10、12的单位阶跃响应。 （3）典型二阶系统传递函数为： 当n =6,取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的单位阶跃响应。 2、频域分析 （1）典型二阶系统传递函数为： 当=0.7,n取2、4、6、8、10、12的伯德图 （2）典型二阶系统传递函数为： 当n =6,取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的伯德图。 （3）已知二阶系统传递函数 绘制阻尼系数分别为1.2，1.0，0.5和0.25时系统的Nyquist曲线。3、根轨迹分析 根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析系统稳定的K值范围。 实验五 控制系统计算机辅助设计（一） 一、实验目的 学习借助MATLAB软件进行控制系统计算机辅助设计的基本方法，具体包括超前校正器的设计，滞后校正器的设计、滞后超前校正器的设计方法。二、实验原理 （略）三、实验内容： 控制系统仿真（郑恩让）P236，题6-1，6-2，6-3实验六 控制系统计算机辅助设计（二） 一、实验目的 学习借助MATLAB软件进行控制系统计算机辅助设计的基本方法二、实验原理 （略）三、实验内容： 已知被控对象数学模型为：G(s)=1/(s(s+2)(s+4)，在Simulink环境下，利用临界比例度法、衰减曲线法进行PID控制器参数整定。实验七：simulink仿真设计一、 实验目的1、 学习利用simulink工具箱建模、仿真的基本方法2、 学习利用simPowersystems工具箱建模、仿真的基本方法二、 实验原理 Simulink具有可视化动态系统仿真环境。它是Matlab软件的扩展，是实现动态系统建模与仿真的一个软件包。因此，在运行simulnk工具箱之前，必须首先启动matlab软件。Simulnk与用户接口是基于windows的模型化图形输入，它提供了一些按功能分类的模块库，用户只需知道这些模块的输入输出及模块功能即可进行建模仿真。而Simpowersystems工具箱是Matlab下另一个实现电力系统仿真的软件包。可借助Simulink公共平台进行建模仿真。三、 实验内容1、 学习Matlab/simulink工具箱的建模方