《MATLAB与控制完整系统仿真》自动化

1、« MATLAB与控制系统仿真实验报告班级： 自动化092班学号：6100309084姓名： 张晓梅时间：2012 年6 月i实验一 MATLA/境的熟悉与基本运算（一） 实验二MATLA/境的熟悉与基本运算（二）实验三MATLA骑言的程序设计实验四MATLAB的图形绘制实验五基于SIMULINK的系统仿真实验六控制系统的频域与时域分析实验七控制系统PID 校正器设计法实验八线性方程组求解及函数求极值13南昌大学实验报告学生姓名： 张晓梅 学 号： 6100309084专业班级:自动化092班实验类型： 验证 口综合口设计 口创新实验日期：实验成绩：一、实验项目名称实验一 MATLA

2、B环境的熟悉与基本运算（一）二、实验目的：1 .熟悉MATLAB开发环境2 .掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识：1 .熟悉MATLAB环境：MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。2 .掌握MATLAB常用命令表1 MATLAB常用命令clc清除命令窗口中内容clear清除工作空间中变量help对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明lookfor查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称3 .MATLAB变量与运算符3. 1变量命名规则4. 2 MATLAB的各种常用运算符表2

3、MATLAB算术运算符操作符功能说明操作符功能说明+加矩阵左除-减.数组左除*矩阵乘/矩阵右除.*数组乘./数组右除八矩阵乘方'矩阵转置数组乘方.'数组转置表3 MATLAB关系运算符操作符功能说明=等于=不等于>大于<小于>=大于等于<=小于等于表4 MATLAB逻辑运算符逻辑运算符逻辑运算说明&And逻辑与|Or逻辑或Not逻辑非Xor逻辑异或表5 MATLAB 特殊运算符号功能说明示例符号功能说明示例:1:1:4;1:2:11.分隔行.分隔列()%注释:口构成向量、矩阵!调用操作系统命令构成单元数组=MT赋值5. MATLAB的一维、二维数

4、组的寻访表6子数组访问与赋值常用的相关指令格式指令格式指令功能数机金中指定行、指定列之元素组成的子数组小匚:)数组A中r指定行对应的所有列之元素组成的子数趾数组W中£指定列灼府的所有行之JU素组成的子数组数组月中各列元素首尾相连组成的“一维长列”子数组“一维长列”子数组中的第1个元素数组X中F指定行、指定列之元素组成的子数组的赋值出二户项:)数组全兀素赋值，保持A的彳茂、列长不变，A. D两组兀素总合成相同四、实验内容及实验结果1、新建一个文件夹(自己的名字命名，在机器的最后一个盘符)Q 勺一计算为*聚地窿L IF:）卜mntlnB2、启动MATLAB ,将该文件夹添加到 MATLA

5、B路径管理器中。I D:MATLAB7toolboxrtwtargetsxpctargetkernelembedded D:MATLAB7work>> path(pathr f:matlab )>> PhDAMATLABYXtcolboxXrtwXtargetspcXtargetXkernelXembeddedD:MATLAB7work f:matlab3、学习使用help命令。Help 加上所要想查询的函数，MATLAB自动生成该函数功能和调用的说明，有助于了解没有接触的函数。|>> help helpHELP Display help text in C

6、ommand Window.HELP, by itself, lists all primary help topics. Each primary topic corresponds to a directory name on the MATLABPATH.4、窗口命令close close allclchold onhold off了解其功能和作用，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。>> help closeCLOSE Close figure.CLOSE(H) closes the window with

7、handle FI.CLOSE, by itself, closes the current figure window.CLOSE('name') closes the named window.CLOSE ALL closes all the open figure windows.CLOSE ALL HIDDEN closes hidden windows as well. 、1>> help cicCLC Clear command window.CLC clears the command window and homes the cursor.>&

8、gt; help holdHOLD Hold current graph.HOLD ON holds the current plot and all axis properties so that subsequent graphing commands add to the existing graph.1 HOLD OFF returns to the default mode whereby PLOT commands erasethe previous plots and reset all axis properties before drawing new plots.HOLD,

9、 by itself, toggles the hold state.HOLD does not affect axis autoranging properties.HOLD ALL holds the plot and the current color and linestyle so that subsequent plotting commands will not reset the color and linestyle.IHOLD(AK)applies the command to the Axes object AX.Algorithm note:HOLD ON sets t

10、he NexIPIot property of the current figure and axes to add HOLD OFF sets the NextPlot property of the current axes to "replace"-5、工作空间管理命令whoWHO whentIthere is an output argument.Examples for pattern matching: who a*% Show variable names starting withNa"who -regexp Abd3$% Show variabl

11、e names startingwith "b"% and followed by 3 digits who -file fname -regexp d % Show variable names containing any% digits that exist in MAT-file fnamewhosWHO when there is an output argument.Examples for pattern matching: who a*% Show variable names starting with"a"who -regexp Ab

12、d3$% Show variable names startingwith "b"% and followed by 3 digits who -file fname -regexp d % Show variable names containing any% digits that exist in MAT-file fname clearWHO whenthere is an output argument.Examples for pattern matching: who a*% Show variable names starting with"a&q

13、uot; who -regexp Abd3$% Show variable names startingwith "b" % and followed by 3 digits who -file fname -regexp d % Show variable names containing any % digits that exist in MAT-file fname6、随机生成一个 2X6的矩阵，观察 command window、command history和workspace等窗口 的变化结果，实现矩阵左旋 90。或右旋90。的功能。> > a=r

14、and(2,6)a =0.84620.20260.83810.68130.83180.70950.52520.67210.01960.37950.50280.4289> > b=rot90(a)b =0.7095 0.42890.8318 0.50280.6813 0.37950.8381 0.01960.2026 0.67210.8462 0.52527、求高阶方程的的根，求高阶多项式的值。> > a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;> > p=polyP =1.0000 -15.0000 -18.0000 -0.0000>> v=root

15、s(p)v =16.1168-1.1168-0.00008、创建一个二维数组 A (4X8)。查tU数组A第2行、第3列的元素；查询数组 A第2行的所有兀素；查询数组A第6列J的所有兀素；查询数组 拉长形成新的数组CoA按列拉长形成新的数组B;查询数组A按行>> a=rand(4,8)0.19880.60680.45650.6154a =0.17630.41030.81320.19870.01530.95010.89130.82140.48600.01850.79190.92180.93550.05790.13890.40570.89360.00990.60380.27220.23

16、110.76210.44470.74680.73820.91690.35290.2028>> a(2,3)ans =0.4447>> a(2,：)ans =0.23110.76210.44470.73820.91690.35290.20280.1988>> a(:,6)ans =0.05790.35290.81320.0099>> b=a(:)b =0.95010.23110.60680.48600.89130.76210.45650.01850.82140.44470.61540.79190.92180.73820.17630.40570.93

17、550.91690.41030.89360.05790.35290.81320.00990.13890.20280.19870.60380.27220.19880.01530.7468五、实验心得这是MATLAB勺第一个实验，也是我第一次接触这个软件，在初步了解中可以感觉到它的功能很多而且可以解决很多工程问题等，是我们专业很重要的应用软件，它的指令简单易懂但是编写语句时不能出错，只要是一点不符合软件编程要求都不能得到想要的结果，细心耐心才能做出结果， 使我匪浅!南昌大学实验报告学生姓名： 张晓梅 学 号： 6100309084专业班级:自动化092班实验类型： 验证 口综合口设计 口创新实验日

18、期：实验成绩：一、实验项目名称MATLA/境的熟悉与基本运算（二）二、实验目的：1 .熟悉MATLAB开发环境2 .掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识：1.MATLAB的基本运算表1两种运算指令形式和实质内涵的异同表数组运算矩阵运算指令含义指令含义非共辄转置A'共辄转置A=s把标量s赋给A的每个元素s+B标量占分别与B元素之和标量$分别与R元素之差s.*A标最5分别与A元素之积s*A标量r分别与A每个元 素之枳标量s分别被B的元素除S*inv(B)B阵的逆乘占A.AnA的每个元素自乘H次AAnA阵为方阵,自乘n次A/p对A吝兀素分别求非整数

19、最AAp方阵A的非整数乘方A+B对应元素相加A+B矩阵相加A-B对应元素相减A-B矩阵相成A.*B对应元素相乘A*B内雄相同矩阵相乘A.BA的元素别B的对应元素除ABA右除BBAA与上相同B AA左除Bexp(A)以自然数。为底，分别以A的素为 指数求指expm(A)A的矩阵指数函数log(A)对A的各元素求对数login (A)A的矩阵对数函数a qrt(A)对A的各元素求平方根sqnrn(A)A的矩阵平方根函数2. MATLAB的常用函数表2数组生成函数指令含义指令含义din !产生对角形数组(对高雄不适用rand产生均匀分布随机数组eye产生单位数组(对高维不适用)randn产生正态分布

20、随机数组Higgle产生魔方数组(对高维不适用)zeros产生全0数组ones产生全1数组size()返回指定矩附的行款和列数表3数组操作函数指令含义diag提取对角线R素，或生成对角阵flipud以数组“水平中线e为对称轴，交换上下对称位置上的数组元素fliplr以数组“垂直中线”为对称轴，交换左右对称位置上的数组元素reshape在息元素数不变的前提卜改变数组的“行数、列数”rot90矩阵逆时针旋转90度det方阵的行列式值rank矩阵的秩五、实验内容1、设有3个二维数组A (2X4), B(2X4),C(2X2),参照表1写出所有由2个数组参 与的合法的数组运算和矩阵指令及结果。2、学习

21、使用表2列出的常用函数。3、学习使用表3列出的数组操作函数。4、生成下列矩阵，并取出方框内的数组元素123451098|7611121341516 1721 2218231191242025六、实验结果答：1.A:数组的运算>> a=zeros(2,4); >> b=ones(2,4);>> c=eye(2,2)0000>> b>> aa = 0000b =11 1111 11>> cc =10010 0000 000>> exp(a) ans =11111111>> log(b)ans =0 00

22、00 000>> sqrt(c) ans =1 001>> c'ans =2 001B:矩阵的运算>> a=1 1;2 2 a =3 14 2>> a'ans =1212>> a+bans =1 1112 111>> a-bans =-1 -1-1 -1-1 -1-1 -1>> a.*bans =0 0 000 0 00>> a./bans =0 0 000 0 00>> b.aans =2、表2常用函数的使用>> V=1 2 3 4;>> A=d

23、iag(V)A =100002000030>> 5*aans =5510 10>> aA2ans =3366>> aA1.2ans =1.2457 1.24572.4915 2.4915>> b=1 2;3 4b =1234>> 2*inv(b)ans =-4.0000 2.00003.0000 -1.0000>> 4*inv(b)ans =-8.0000 4.00006.0000 -2.0000>> expm(b)ans =51.9690 74.7366112.1048 164.0738> b=1 2

24、;3 4;> > logm(b)Warning: Principal matrix logarithm is not defined for A with nonpositive real eigenvalues. A non-principal matrixlogarithm is returned.> In funm at 153In logm at 27ans =-0.3504+ 2.3911i 0.9294-1.0938i1.3940 - 1.6406i 1.0436+0.7505i>> sqrtm(b)ans =0.5537+ 0.4644i 0.807

25、0-0.2124i1.2104 - 0.3186i 1.7641+0.1458i0004>>a=eye(3)a =100010001>>b=magic(4)b =16231351110897612414151>>c=ones(3)c =111111111>>a=rand(3)3、表3函数的使用>>a=1 2 3 4;>>b=diag(a)b =1000020000300004>> c=flipud(a) c =a =0.95010.48600.45650.2311 0.8913 0.01850.6068 0.7

26、621 0.8214>> a=randn(3)a =-0.4326 0.2877 1.1892-1.6656 -1.1465 -0.03760.1253 1.1909 0.3273> > a=zeros(3)a =000000000> > a=1 2 3,4 5 6;> > b=size(a)b =161234>> d=fliplr(a)d =4321>> a=1 2 3;>> rot90(a)ans =32>> q=1 2 3;1 2 3;1 2 3;>> det(q)ans =0&g

27、t;> a=1 2;2 1;>> rank(a)ans =4、取出方块中的元素2>> a=1 1;2 2;>> rank(a)ans =115>> A=1:25;A=reshape(A,5,5)'>> A(2,:)=fliplr(A(2,:);>> AA =12345109876111213141516171819202122232425>> A(2,2:3)ans =98>> A(2:4,4) ans =71419>> A(4:5,1:3) ans =16 17 1821

28、 22 23七、实验心得:这个实验室考察矩阵和向量的运算，在其中有很多细节要注意，例如，在矩阵的运算中，最容易出现的问题是求逆矩阵的运算，所要求的矩阵必须是非奇异的矩阵，否则会产生错误的结果。南昌大学实验报告学生姓名： 张晓梅 学 号： 6100309084专业班级: 自动化092班实验类型： 验证 口综合口设计 口创新实验日期：实验成绩：一、实验项目名称实验三MATLAB语言的程序设计二、实验目的：1、熟悉MATLAB程序编辑与设计环境2、掌握各种编程语句语法规则及程序设计方法3、函数文件的编写和设计4、了解和熟悉跨空间变量传递和赋值三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识：1、程序流程

29、控制语句for循环结构语法：的门=初值：增量：终值语句1语句nend说明：1. i =初值：终值，则增量为1。2.初值、增量、终值可正可负，可以是整数，也可以是小数，只须符合数学逻辑。while循环结构语法：while逻辑表达式循环体语句end说明：1、while结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。若表达式的值为真，执 行循环体语句一次、 在反复执行时，每次都要进行判断。 若表达式的值为假，则程 序执行end之后的语句。2、为了避免因逻辑上的失误，而陷入死循环，建议在循环体语句的适当位置加break语句、以便程序能正常执行。（执行循环体的次数不确定；每一次执行循环体后， 一定会改变w

30、hile后面所跟关系式的值。）3、while循环也可以嵌套、其结构如下：while逻辑表达式1循环体语句1while逻辑表达式2循环体语句2end循环体语句 3endif-else-en的支结构if 表达式 1语句 1else if 表达式2（可选）语句 2else（可选）语句 3endend说明：1.if结构是一个条件分支语句，若满足表达式的条件，则往下执行；若不满足，则跳 出 if 结构。2 . else if表达式2与else为可选项，这两条语句可依据具体情况取舍。3 .注意：每一个if都对应一个end,即有几个if,记就应有几个end。switch-case吉构语法：switch表达式

31、case量表达式1语句组1case量表达式2语句组2 otherwise语句组 nend说明：1. switch后面的表达式可以是任何类型，如数字、字符串等。2.当表达式的值与cas诟面常量表达式的值相等时，就执行这个case后面的语句组如果所有的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时，则执行otherwise后的执行语句。程序流程控制指令 break、 return 、 pause 2、函数文件的结构和编写方法函数只能在函数体内对变量进行操作，也就是只能访问函数本身工作空间中的变量。M 函数文件的结构（ 1） 函数定义行（ function ）（ 2） H1 行（函数帮助文本的第一行）（

32、3） 函数帮助文本（ 4） 函数体（ 5） 注释函数文件编写后， 保存时， 其文件名必须与函数名相同。 注意： 函数名不要与 MATLAB 自身的函数命令相同。五、实验内容：练习 A1、熟悉MATLAB程序编辑与设计环境2、用for循环语句实现求1100的和3、用for循环语句实现编写一个求阶乘n!的函数文件。（使用函数rem求余数）4、判断y向量的元素属于3n 3n+1或3n+2,设y=3,5,7,9,11,167、已知数组 A=2,4,6,8,10, B=4,9,6,7,4,n求 Z AiBn -i +1,其中 n=5。i 4六、实验结果：1、列出实验程序代码及实验结果。用for循环语句实

33、现求1100的和> > %ex1.m> > mysum=0;i=1;> > fo门=1:100mysum=mysum+i;end> > mysummysum =5050用for循环写n!函数 函数是：%at=1;for i=1:n;t=i*t;endt运行结果为:> > n=3;at =6> > n=4;at =24判断y向量的元素属于 3n 3n+1或3n+2, 设丫=3,5,7,9,11,16。（使用函数 rem求余数）>> y=3,5,7,9,11,16y =35791116>> a=rem(

34、y,3)a =021021n已知数组 A=2,4,6,8,10, B=4,9,6,7,4, 求£ AiBn i +1,其中 n=5if程序文件如下：%wA=2,4,6,8,10;B=4,9,6,7,4;m=0;for i=1:5m=m+A(i)*B(6-i)end程序调试结果:>> wm =728m =m =14436m =184m =七.写出实验体会。这个实验是关于小程序的编写，主要考察语句的使用和整体程序的理解，需要有语言编写 的能力，而且需要耐心调试修改。南昌大学实验报告学生姓名：张晓梅 学 号： 6100309084专业班级:自动化092班实验类型： 验证 口综合

35、口设计 口创新实验日期：实验成绩：一、实验项目名称实验四 MATLAB的图形绘制二、实验目的：1、学习MATLAB图形绘制的基本方法；2、熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令；3、熟悉掌握利用 MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面，并添加图形的各种标注；4、掌握plot、subplot的指令格式和语法。三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识：1、基本的绘图命令plot （x,y,）2、建立图形窗口命令 figure （1） ; figure （2）;；Rgure（n）打开不同的图形窗口，以便 绘制不同的图形。3、grid on :在所画出的图形坐标中加入栅格grid o

36、ff :除去图形坐标中的栅格。4、hold on :把当前图形保持在屏幕上不变，同时允许在这个坐标内绘制另外一个图形。hold off :使新图覆盖旧的图形。5、axis设定轴的范围axis xmin xmax ymin ymax ） 设定 x 轴与y轴的最大、最小坐标。axis（ 'equal 将x坐标轴和y坐标轴的单位刻度大小调整为一样。6、文字标示text（x,y,字符串）在图形的指定坐标位置（x,y）处，标示单引号括起来的字符串。gtext（字符串）利用鼠标在图形的任意位置标示字符串。title（字符串）在所画图形的最上端显示说明该图形标题的字符串。xlabel（字符串 ，）y

37、label（字符串）设置x, y坐标轴的名称。输入特殊的文字需要用反斜杠（）开头7、subplot （m, n, k）：分割图形显示窗口，在同一个窗口中显示多个图形。m :上下分割个数n：左右分割个数k:子图编号8、semilogx :绘制以x轴为对数坐标（以10为底），y轴为线性坐标的半对数坐标图形。semilogy :绘制以y轴为对数坐标（以10为底），x轴为线性坐标的半对数坐标图形。五、实验内容1、绘制下列曲线，要求尽可能多地使用二中所列命令。23/ xr-不x13x = rsint y=x y =e2 3 y=sin(t)sin(9t)32ny = r cost2、绘制二阶系统阶跃响应

38、，综合演示图形标识。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,T-','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 ontitle('it y = 1 - eA -alphatcosomegat')text(13.5,1

39、.2,'fontsize12alpha=0.3')text(13.5,1.1,'fontsize12omega=0.7')hold on;plot(ts,0.95,'bo','MarkerSize',10);hold offcell_string1='fontsize12uparrow'cell_string2='fontsize16 fontname 隶书镇定时间'cell_string3='fontsize6'cell_string4='fontsize14rmt_s =

40、 ' num2str(ts);text(ts,0.85,cell_string)xlabel('fontsize14 bft rightarrow')ylabel('fontsize14 bfy rightarrow')六、实验结果1.列出实验程序（命令）代码及实验结果。试验程序如下:>> x=0:0.1:2*pi;y=x+(x.A3)/3;plot(x,y)试验程序如下:x=0:0.1:2*pi;y=(1/2.*pi).*exp(x.A2/2);plot(x,y)x = r sint y = r cost试验程序如下：t=0:0.1:2*p

41、i;r=2.5;x=r*sin(t);y=r*cos(t);plot(x,y) y=sinsin(9t)试验程序如下：x=0:0.1:2*pi;y=sin(x).*sin(9*x);plot(x,y)实验图一实验图33实验图三:实验图四口卢口昌 4/0门雯口国 七、心得体会：这个实验是首次运用 MATLAB勺绘图功能，需要先写出原函数，在窗口中调用，主要是 考察plot函数的使用，难点在于源文件的而编写， 在整个程序中不能出现一点差错就不能得到 想要的图，考验编程能力和耐心细心程度。南昌大学实验报告学生姓名：张晓梅 学 号： 6100309084 专业班级: 自动化092班实验类型： 验证 口

42、综合口设计 口创新实验日期：实验成绩：一、实验项目名称实验五基于SIMULINK勺系统仿真二、实验目的：1、熟悉SIMULINK 工作环境及特点2、掌握线性系统仿真常用基本模块的用法3、掌握SIMULINK 的建模与仿真方法4、子系统的创建和封装设计三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识：1、了解SIMULINK模块库中各子模块基本功能2、SIMULINK 的建模与仿真方法(1)打开模块库，找出相应的模块。鼠标左键点击相应模块，拖拽到模型窗口中即可。(2)创建子系统：当模型大而复杂时，可创建子系统。(3)设置仿真控制参数。五、实验内容及实验结果1、SIMULINK仿真实际应用(1)双环调

43、速的电流环系统的方框图模型为:图中参数设为 Ks=44; Ts=0.00167; Ta=0.017; R=1 ; Tm=0.075; Ce=0.1925; Kt=0.01178;T1=0.049; T2=0.0880.3(1)在Simulink集成环境下建立模型，在给定信号作用点处输入单位给定阶跃响应信号, 秒后在扰动信号点输入单位阶跃响应信号。并绘制相应的响应曲线m5t«pTl的蚂谈讨&ltp1TmiwImFmTfiihSlfciFaftlthe电 i f(4iz1rH 田fFf?TninG.i f ctnrapaTo%也35/Z*粤*做 未收票的JEF .fJ 3 phk

44、tltbfJ 4 ihktltb1心:血婚” Q 前ATLU与控制军u团：电阵丁而。L：is*/ Scojic-(Zl回因10QITrnEdfsefc Dio100如90TO的90囱a曾a物居国sJ 4 .*tl4b， J TlhA*h1 EjqM"” "电 旗4丁UI与控时累，cz 时？ *1: *9Ks=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对以下系统进行仿真2u(t) t 30 y(t)=8u(t

45、) t < 30其中u(t)为系统输入，y为系统输出，仿真当输入为正弦信号时，输出的信号的波形，仿 真时间 0<=0t<=100 。仿真的系统模型:结果显示:3、在滑艇的运行过程中，滑艇主要受到如下作用力的控制：滑艇自身的牵引力F,滑艇受到的水的阻力f。其中水的阻力 f =u2 -u , u为滑艇的运动速度。由运动学的相关定理可知，整个滑艇系统的动力学方程为：*12u = F _(u -u)m其中，m为滑艇的质量。假设滑艇的质量为1000kg,建立此系统的Simulink模型并进行分析。解：(1)滑艇速度控制系统的模型建立与仿真仿真模型建立如下图中的step模块，用来产生滑艇

46、的牵引力。将其终值设为1000,起始时间设置为0,增益gain设为1/1000 ,函数模块用于取水的阻力，设置为uA2-u , scope模块用于显示滑艇的速度。根据模型仿真出来的图形如下：由仿真曲线可知，滑艇在牵引力F的作用下，在经过 80s左右的时间后，速度由 0上升并稳定在33km/h.六、实验心得这个试验中我学习到了 matlab内很多的函数构造和系统模型的建立，并用示波器模拟出实验结果的波形，使我了解到用计算机进行模拟的方法，同时可以看出 matlab这个软件的应用广泛和功能的多样强大南昌大学实验报告学生姓名：张晓梅 学 号： 6100309084 专业班级: 自动化092班实验类型

47、： 验证 口综合口设计 口创新实验日期：实验成绩：一、实验项目名称实验六控制系统的频域与时域分析二、实验目的：1、掌握控制系统数学模型的基本描述方法和相互转化2、了解控制系统的稳定性分析方法3、掌握控制系统频域与时域分析基本方法三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验基本知识：1、系统数学模型的几种表示方法2、在MATLAB：具箱中，提供了子系统的连接处理函数:1) series。函数：系统串联实现。2) parallel。函数：系统并联实现。3) feedback。函数：系统反馈连接。3、控制系统根轨迹绘制1) rlocfind(): 计算给定根的根轨迹增益2) rlocus() 函数：功能为求

48、系统根轨迹。4、控制系统频域分析基本方法1) Bode图：bode()函数2) Nyquist 图：nyquist()函数3)稳定裕度计算：margin()函数5、线性系统时间响应分析1) step()函数-求系统阶跃响应2) impulse()函数：求取系统的脉冲响应3) lsim()函数：求系统的任意输入下的仿真五、实验内容及实验结果1、表示下列传递函数模型，并转化成其他的数学模型 G(s)=1(25 + 1)(+ 2) >>K=4;Z=-2;-1;-5;-1;-5;P=0;-1;-1;-1;-0.0 479 + 1.3112i;-0.0479 - 1.3112i P =0-1

49、.0000-1.0000-1.0000-0.0479 + 1.3112i-0.0479 - 1.3112i>>A,B,C,D=zp2ss(Z,P,K),num,den=zp2tf(Z,P,K)A =-1.0000000001.0000000001.00001.0000-0.0958-1.312100001.31210001.00001.00009.904217.7417-2.00000001.0000-1.000000B =100000C =4.000070.96694.00004.000039.61684.0000D =0num =0456280608580200den =(2)

50、>> num=0 4-2;den=1025;printsys(num,den)num/den =4 s - 2sA3 + 2 s + 5>> num=0 4 -2;den=1 0 2 5;Z,PK=tf2zp(num,den)Z =1.00003.09585.00896.45205.26041.721500.5000P =0.6641 + 1.8230i0.6641 - 1.8230i-1.3283K =4(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,P,K),num,den=zp2tf(Z,P,K)A =-2.5000-1.00001.00000C =1010D =0num010den1.00002.50001.0000>> C=0 1, D=zeros(2,2)C = 01>> A=0 1;-1 -2A =01-1-2>> B=0;1B =0432、一个单位负反馈开环传递函数为。（占）二5(O.5s + 1X45 + 1)试绘出系统闭环的根轨迹图；并在跟轨迹图上任选一点，试计算该点的增益K及其所有极点的位置