控制系统仿真实训讲解

1、控制系统仿真课程设计报告题目：控制系统仿真实训专业：自动化班级：本自动化 124 班姓名：冯伶俐指导老师： 李颖琼实训一 熟悉 MATLAB集成环境与基础运算1先求下列表达式的值， 然后显示 MATLAB工作空间的使用情况并保存变量z12sin851 e2 z1 = (2*sin(pi*85/180)/(1+exp(2) z1 =0.2375123441312已知 A 34787,B 203，求下列表达式的值：3657327A+6*B 和 A-B+I （其中 I 为单位矩阵）ans =1852-10467105215349ans =1231-3328840671A*B 和 A.*Bans =6

2、84462309-72596154-5241ans =1210246802619 -130 49A3 和 A.3 ans =372262338244860424737014918860076678688454142118820ans =172839304-643930434365850327274625343A/B 及 BAans =16.4000 -13.6000 7.600035.8000 -76.2000 50.200067.0000 -134.0000 68.0000 ans =109.4000 -131.2000 322.8000 -53.0000 85.0000 -171.0000

3、-61.6000 89.8000 -186.20003设有矩阵A和B1234530166789101769A1112131415,B023416171819209702122232425413111) 求它们的乘积 C； A = 1,2,3,4,5;6,7,8,9,10;11,12,13,14,15;16,17,18,19,20;21,22,23,24,25;B = 3,0,16;17,-6,9;0,23,-4;9,7,0;4,13,11;C = A*BC =93150772583352374235203975887055577538907172) 将矩阵 C的右下角 3*2 子矩阵赋给 D；

4、 E = 3,4,5;F = 2,3;D= C(E,F)D=5203977055578907173) 保存变量( mat 文件)save D.mat实训二 MATLAB 编程基础1 求100,999之间能被 21 整除的数的个数。 i=100:999;j=find(mod(i,21)=0);length(j)ans =432 利用 randn 函数产生均值为 0，方差为 1 的 6 6 正态分布随机矩阵 C， 然后统计 A中大于-0.3 ，小于 0.3 的元素个数 t 。(find 语句)。21111当 n 分别取 100、1000、3根据121212 12 ，求的近似值6122232n210

5、000时，结果是多少？4有一分数序列：1, 3, 5, 8, 13,21,2 2 3 5 813编写一段程序，求前16 项的和5已知：f11,n1f 20,n2f31,n3fnfn1 2f n 2fn 3,n3求 f1 f100 中：1) 最大值、最小值、各数之和；2) 正数、零、负数的个数 a = 0; b = 0; c = 0;for i = 1:100if (i=1)f(i) = 1;elseif (i=2)f(i)=0;elseif (i=3)f(i)=1;else f(i)=f(i-1)-2*f(i-2)+f(i-3);endif (f(i)0)a = a+1;endif (f(i)

6、=0)b = b+1;endif(f(i) p1=1,2,4,0,5;p2=1,2; p3=1,2,3;p2=0,0,0,p2; p3=0,0,p3;p4=conv(p2,p3);%p4 是 p2 与 p3 的乘积后的多项式np4=length(p4);np1=length(p1); p=zeros(1,np4-np1) p1+p4 %求 p(x)=p1(x)+p2(x) x=roots(p)%求 p(x)的根A=-1 1.2 -1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5;y=polyval(p,A) %x 取矩阵 A 的每一元素时的 p(x)值27 分别对符号矩阵 2x t x 的两个变量

7、求微分t sin(x) ex A=symC 21 *2;t*sin(x)J expx)Al = diff (A, U ：A2=diff (A, )：disp C dA/ dx二):disp (Al):disp C dA/dt=):disp (A2):A = dA/ dt=2*xt2t*sin(x), exp (x)dA/ dx= 2, 0t*cos(x)exp (x)0, 2*tsin(x), 0实训三 MATLAB 图形系统1设 y 0.5 3sin 2x cos x ，在 x02区间取 101点，绘制函数曲线 1 x2x1 = linspace(0,2*pi,100);y1 = 0.5+3

8、*sin(x1)./(1+x1.2);plot(x1,y1)2已知 y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成下列操作 (x( 0,10)：(1) 在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线；x = linspace(-pi,pi);y1 = x.2;y2 = cos(2*x);y3 = y1.*y2;figure plot(x,y1,g- ,x,y2, b: ,x,y3, r- )(2) 在不同的图形窗中分别用条形图、阶梯图、杆图绘制三条曲线x = linspace(-pi,pi);y1 = x.2;y2 = cos(2*x);y3 = y1.*y2;figure subpl

9、ot(221) plot(x,y1) title( y1=x2 ) subplot(222) plot(x,y2)title( y2=cos(2x) ) subplot(212) plot(x,y3)title( y3=y1*y2 )3绘制极坐标曲线a sin( b n ) ，并分析参数 a、 b、 n对曲线形状的影响a=2 b=pi/4 n=2 ； a=2 b=0 n=3 a=2;b=pi/4;n=2;theta = 0:0.01:2*pi;rho = a*sin(b+n*theta); polar(theta,rho, k )a=2;b=0;n=3;theta = 0:0.01:2*pi;

10、 rho = a*sin(b+n*theta); polar(theta,rho, k )由上 2图可知，当 n为偶数时画出该偶数的两倍个偶数环， 当 n为奇数时画出奇 数个环，参数 a 控制极坐标的半径，参数 b 可以对图进行角度旋转。4绘制分段函数t 2, 0 t 1z4t2 1 1 t 2,其中t 0: 0.5: 2.52t 2 2t 1, 2 t 3提示：用逻辑表达式求分段函数值。实训四 SIMULINK 仿真控制系统实验91利用 SIMULINK仿真来实现摄氏温度到华氏温度的转化： Tf 9Tc 32 （Tc范5 围在 -10 100 ）2已知系统的动态结构图模型，绘制其单位负反馈系

11、统的单位阶跃响应曲线， 并判断闭环系统的稳定性。由 scope 仿真的曲线可知，改闭环系统是稳定系统3某控制系统结构图如图所示，编程实现如下要求。1) 利用 MATLAB建立上述控制系统的数学模型；2) 绘制开环系统的 Bode 图和 Nyquist 曲线；（3）判断系统的稳定性，如不稳定，绘制闭环系统的根轨迹点图； 由开环系统的 Bode 图和 Nyquist 曲线可知，改系统是不稳定4）绘制系统的阶跃响应曲线实训五 MATLAB 仿真控制应用实验一数值计算应用2x2 2x 1 0求三元非线性方程 x 3z 4 的解。（提示： solve）yz 1 a = sym(x2+2*x+1); b

12、= sym(x+3*z=4);c = sym(y*z=-1);x,y,z = solve(a,b,c)x =-1y =-3/5 z =5/3lim 1试求 x1 kxx 的极限 syms x k y = (1-1/x)(k*x); limit(y,x,inf) ans = exp(-k)二数字电子技术应用1设计一个 2 位的串行加法器2数字电子电路（ ABC 涵盖八种状态）三、电力电子技术1设计单相桥式全控整流电路， 变压器一次侧电压 220V，变比 n1：n2=1:2； 电阻为 10，用示波器观察变压器一二次侧及负载上的电压。 (验证阻性感性负 载电压波形)2设计三相桥式全控整流电路四、自动

13、控制原理1设计串联控制器对下列系统进行校正， 要求校正后系统的静态速度误差 系数等于 30s-1，相角裕度不低于 40，幅值裕度不小于 10dB，截止频率不小于 2.3rad/s 。提示：20lg(b) L ( c) 01 0.1 cbT c设计串联校正环节。2已知两子系统传递函数分别为：5 7s 8G1(s)G2 (s) 21 s 1 2s 2 2s 9(1) 两系统并联连接的等效传递函数 , 观察其单位阶跃响应；试求：num1 = 5; den1 = 1,1;num2 = 7,8;den2 = 1,2,9;num,den = parallel(num1,den1,num2,den2); s

14、tep(num,den) grid on2）两系统串联连接的等效传递函数 , 观察其单位阶跃响应；num1 = 5; den1 = 1,1;num2 = 7,8;den2 = 1,2,9;num,den = series(num1,den1,num2,den2); step(num,den) grid on3) 以 G2(s) 为前向通道函数， 以 G1(s) 为反馈通道函数， 观察其单位阶跃响应。 说明：可采用编程和 simulink 两种方法共同完成num1 = 5; den1 = 1,1;num2 = 7,8; den2 = 1,2,9;num,den = feedback(num2,d

15、en2,num1,den1); step(num,den)grid on实训六 MATLAB 仿真控制综合应用1. 液位前馈 - 反馈控制系统设计及仿真。要求：编程实现液位的 PID 控制，设置 PID控制参数，计算系统偏差、 PID 控制输出、前馈补偿控制输出、限幅输出与总输出，绘制给定值、输出值、偏差 曲线。液位被控对象的传递函数是： G(s)2250s2 50s2. 设置用户图形界面 GUI,实现图形绘制功能，实现绘图类型选择、图形颜色选 择、图形线性选择。3.设计一个计算器，要求有数字按钮， 至少实现加减乘除四则混合运算， 实现显 示。心得体会为期两周的 MA TLAB 实训在学习与忙

16、碌中度过了，时间虽短，但我们却真真切切的学 到了知识，在现实工作中可以运用的知识。在第一节课，我们便了解到 MATLAB 是世界上最流行的，应用最广泛的工程计算和仿 真软件，它将计算、 可视化和编程等功能同时集于开发的环境。 同时，我们知道了 MA TLAB 程序的一些最基本的应用和运算， 并能够进行一些简单的编程。 就这样， 实训第一天在期待 和兴奋中度过。接下来的时间，主要是以大家自学和练习为主，老师进行辅导和考察。在学习过程中， 不懂得可以相互之间讨论， 也可向老师请教， 但必须确保自己真正学到了知识， 认真的看书 并进行编程练习。 一天的实习接近尾声时， 就是老师考察大家一天收获的时候了， 老师会出 一些小题目让大