控制工程基础(经典控制部分)MATLAB分析

1、资料收集于网络如有侵权请联系网站删除谢谢控制工程基础（经典控制部分） 的 MATLAB 分析精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除谢谢第一章MATLAB的基本使用§ 1-1 MATLAB 语言简介MATLAB 是一种高级矩阵语言，它由 Math Works 公司于 1984 年正式推出，它的基本处理对象是矩阵， 即使是一个标量纯数， MATLAB 也认为它是只有一个元素的矩阵。随着MA TLAB的发展，特别是它所包含的大量工具箱（应用程序集）的集结，使MATLAB已经成为带有独特数据结构、输入输出、流程控制语句和函数、并且面向对象的高级语言。MATLAB语言被称为一种“演算纸式

2、的科学计算语言”，它在数值计算、符号运算、数据处理、自动控制、信号处理、神经网络、优化计算、模糊逻辑、系统辨识、小波分析、图象处理、统计分析、甚至于金融财会等广大领域有着十分广泛的用途。MATLAB语言在工程计算与分析方面具有无可比拟的优异性能。它集计算、数据可视化和程序设计于一体，并能将问题和解决方案以使用者所熟悉的数学符号或图形表示出来。MATLAB 语言和 C 语言的关系与 C 语言和汇编语言的关系类似。例如当我们需要求一个矩阵的特征值时 ,在 MATLAB 下只需由几个字符组成的一条指令即可得出结果，而不必去考虑用什么算法以及如何实现这些算法等低级问题，也不必深入了解相应算法的具体内容

3、。就象在 C 语言下不必象汇编语言中去探究乘法是怎样实现的，而只需要采用乘积的结果就可以了。MATLAB 语言还有一个巨大的优点是其高度的可靠性。 例如对于一个病态矩阵的处理， MATLAB 不会得出错误的结果， 而用 C 或其它高级语言编写出来的程序可能会得出错误的结果。这是因为 MATLAB 函数集及其工具箱都是由一些在该领域卓有研究成果，造诣很深的权威学者经过反复比较所得出来的最优方法，而且经过多年的实践检验被证明是正确可靠的。§ 1-2 MATLAB 的工作窗口下面以 MATLAB6.1为例介绍。从实用的角度MATLAB的工作窗口包括命令窗口、M 文件编辑器窗口、图形编辑窗口

4、、数学函数庫、应用程序接口及在线窗口。下面首先介绍MATLAB的命令窗口及M 文件编辑器。精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除谢谢一、命令窗口启动 MATLAB之后，屏幕上自动出现命令窗口MA TLAB ，它是 MATLAB提供给用户的操作界面，用户可以在命令窗口内提示符“>>”之后（有的MATLAB版本命令窗口没有提示符）键入MATLAB命令，回车即获得该命令的答案。命令窗口内有File 、 Edit 、 View 、Web 、Window 、Help 等菜单条。二、 M 文件编辑窗口M 文件是 MATLAB语言所特有的文件。用户可以在M 文件编辑窗口内，编写一段程序，调

5、试，运行并存盘， 所保存的用户程序即是用户自己的M 文件。MA TLAB工具箱中大量的应用程序也是以M 文件的形式出现的，这些M 文件可以打开来阅读，甚至修改，但应注意，不可改动工具箱中的M 文件！1进入 M 文件窗口有两种方法1) 命令窗口 File New M-File ；2)命令窗口 点击“ File”字样下面的图标。M 文件编辑窗口的标记是“Untitled ”（无标题的）。当用户编写的程序要存盘时，Untitled 作为默认文件名提供给用户，自然，用户可以，也应当自己命名。若用户不自己命名，则 MA TLAB 会对 Untitled 进行编号。2M 文件的执行：返回命令窗口， 在当前

6、目录 （ Current Directory ）内选择所要运行的 M 文件的目录，在命令窗口提示符“ >>”后，直接键入文件名（不加后缀）即可运行。注意：（ 1）机器默认路径为一级子目录 MATLAB6 p1work ；（ 2） MATLAB 6.1 以前的版本，运行 M 文件的方法稍有不同，它必须在 File 菜单下，打开“ Run Script ”子菜单，键入需要运行的文件路径及名称再回车，在这种情况下， work 作为根目录对待，不出现在 M 文件的路径之中。本讲义的参考程序都是在 M 文件窗口下编制的。精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除谢谢三、在线帮助窗口在命令窗

7、口中键入Help( 空格 ) 函数名，可以立即获得该函数的使用方法。§ 1-3 MATLAB 最基本的矩阵操作作为命令窗口及M 文件编辑器的应用实例，介绍几个最基本的矩阵运算命令。一、矩阵的输入在方括号内依次按行键入矩阵元素，在一行内的各元素之间用空格或逗号分开，每行之间用分号分开。例如，在命令窗内输入A=2 2 3;4 5 4;7 8 9( 注意：方括号，分号为矩阵行标记)B=1,3,5;6,-4,2;3,5,1(逗号与空格功能相同)A 22 3B1 354546-42789351同理：输入A1 246 得到行矢量，输入 A2 2；4 ； 6 得到列矢量，于是，当输入C= A；A1

8、有C=123456789246A1 作为矩阵 C 的最后一行， C 和 A 相比，增加了一行。二、矩阵的转置矩阵 A 的转置用 A 表示，显然， A1 与 A2 互为转置，即 A1 会得到以 2,4 ， 6 为元素的列矢量。思考一下输入C1 AA2 精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除谢谢C2 AA1有什么结果？而输入A ；A1 有无意义？三、矩阵的四则运算1矩阵的加减法：当两个矩阵维数相同时可以直接进行“”或“”运算。如 D1AB，D2A B2 矩阵的乘法：当矩阵 A， B 维数相容时C3 A B：普通意义下的矩阵相乘C4 A . B ：矩阵 A 与 B 的对应元素相乘显然， ABB

9、 A（一般情况），而 A .B B .A。 A .B 称为数列型乘法，它要求参加运算的矩阵或数列具有相同的行列数，这是 MA TLAB 语言中的一种特殊运算，它在今后求取函数值等运算时是很重要的。实际上，前面所述的矩阵加、减法就是一种数列型运算。3 矩阵的除法D4AB ：表示 A -1 B 或 inv(A)*B ，即 A 的逆矩阵左乘矩阵 B 。D5B/A ：表示 B A -1 或 B inv(A) ，即 A 的逆矩阵右乘 B 。D6A .B ：表示 B 的每一个元素被 A 的对应元素除。D7 A ./B ：表示 A 的每一个元素被 B 的对应元素除。显然，A.B 与 A./B的各对应元素互为倒数。读者可以思考一下，D6 . D