MATLAB辅助分析与设计

1、啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊4.3 建立一个3阶的单变量随机稳定连续传递函数模型.连续系统的离散化:.1,时域分析1

2、.1,某系统的开环传递函数为试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊MATLAB辅助分析与

3、设计啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊MATLAB辅助分析与设计实验指导书山东理工大学电气与电子工程学院自动化系目 录实验

4、一 Matlab使用方法和程序设计.1实验二 控制系统的模型及其转换.3实验三 动态仿真集成环境-Simulink.5实验四 控制系统的时域、频域和根轨迹分析.6实验五 控制系统稳定性和能控能观分析.8实验六 控制系统的频率法校正.9实验七 状态反馈系统的计算机辅助设计.10实验八 连续系统的数字仿真.12实验九 连续系统按环节离散化的数字仿真. .13实验十 采样控制系统的数字仿真.14实验十一 直流调速系统仿真与设计.15MATLAB辅助分析与设计实验指导书17实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、 实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、

5、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、 实验内容： 1、 帮助命令 使用help命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1） 矩阵的乘法 已知A=1 2;3 4; B=5 5;7 8; 求A2*B （2） 矩阵除法 已知 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9; B=1 0 0;0 2 0;0 0 3; AB,A/B （3） 矩阵的转置及共轭转置 已知A=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i;求A., A （4） 使用冒号选出指定元素已知： A=1 2 3;4 5 6;7 8 9; 求A中第3列前

6、2个元素；A中所有列第2，3行的元素；方括号 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式的根 （2）已知A=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 把矩阵A作为未知数代入到多项式中； 4、 基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t0，2 （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)， t0，2 5、基本绘图控制 绘制0，4区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、

7、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+n2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 （3）如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入y或Y时（表示是），x自动赋为1；当从键盘输入n或N时（表示否），x自动赋为0；输入其他字符时终止程序。 三、 实验报告要求： 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。 实验二 控制系统的模型及其转换一、 实验目的 1、掌握建立控制系统

8、模型的函数及方法； 2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数；3、熟悉控制系统模型的连接方法；4、掌握典型系统模型的生成方法。 二、 实验内容： 1. 控制系统模型1.1系统的模型为 试建立系统的传递函数模型。1.2 已知单输入双输出系统的零极点模型建立系统的零极点模型。1.3 给定系统的状态空间表达式， 建立系统的状态空间模型。2. 控制系统模型的转换2.1 将1.1的模型转换为零极点模型2.2 将1.2的模型转换为状态空间模型2.3 将1.3 的模型转换为零极点模型3. 控制系统模型的连接:已知两个系统求按串联、并联、系统2在反馈通道连接时的负反馈系统状态方程。4、典型系统的生成：4.1

9、 典型二阶系统试建立，时系统的传递函数模型。4.2 建立延迟时间为10秒的3阶Pade近似传递函数模型4.3 建立一个3阶的单变量随机稳定连续传递函数模型。5、 连续系统的离散化：对连续系统 在采样周期时进行离散化。三、 实验报告要求： 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验三 动态仿真集成环境Simulink 一、 实验目的 1、熟悉Simulink模块库中常用标准模块的功能及其应用； 2、掌握利用Simulink在用户窗口中建立控制系统仿真模型的方法；3、掌握模块参数和仿真参数的设置以及建立子系统的方法。二、 实验内容1.用Simulink对以

10、下系统进行仿真 其中为系统输入，y(t)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。2. 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，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：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。三、 实验报告要求： 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验四 控制系统的时域、频域和根轨迹分析一、 实验目的 1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域

11、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、 实验内容： 1、时域分析1.1、某系统的开环传递函数为试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量。1.2、典型二阶系统 编程求当n =6,取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的单位阶跃响应曲线。1.3、典型二阶系统传递函数为： 绘制当=0.7,n取2、4、6、8、10、12时的单位阶跃响应曲线。 2、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，并分析使系统稳定的K值范围。 3、频域分析 3.1 典型二阶系统传递函数为： 绘制当=0.

12、7,n取2、4、6、8、10、12时的伯德图 3.2 典型二阶系统传递函数为： 绘制当n =6,取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的伯德图。 三、 实验报告要求： 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验五 控制系统稳定性和能控能观分析 一、实验目的 1、掌握如何使用Matlab进行系统的稳定性分析； 2、掌握如何使用Matlab进行系统的能观测性、能控性分析。二、实验内容 1、系统能控性、能观性分析：已知连续系统的传递函数模型， 当分别取1，0，1时，判别系统的能控性和能观测性。 2、 稳定性分析2.1 已知闭环系统的传递函

13、数为：判断系统的稳定性，并给出不稳定极点。2.2 已知离散系统的开环脉冲传递函数为判断单位负反馈系统的稳定性。2.3 已知系统的状态方程为判断系统的稳定性。三、 实验报告要求： 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验六 控制系统的频率法校正 一、实验目的掌握使用Bode图法进行控制系统设计的方法。二、实验内容 1、设有一单位反馈系统，其开环传递函数为 要求系统的稳态速度误差系数，相位裕量，幅值裕量，试确定串联校正装置。2、设有一单位负反馈系统的开环传递函数为 要求系统的稳态速度误差系数，相位裕量，幅值裕量，试确定串联校正装置。3、设有单位负反馈系统

14、，其开环传递函数为其设计要求：，相位裕量为50度，幅值裕量为10dB，试确定超前滞后串联校正装置，以满足性能指标要求。 三、 实验报告要求： 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验七 状态反馈系统的计算机辅助设计 一、实验目的1、掌握用MATLAB实现系统状态反馈、状态观测器及带状态观测器的状态反馈系统方法2、掌握用MATLAB实现状态反馈的线性二次型最优控制器设计二、实验内容1、已知系统的状态方程为 采用状态反馈，将系统的极点配置到-1，-2，-3，求状态反馈矩阵2、上例所示系统，实际上只有一个不稳定极点1，若仅将此极点配置到-5，试采用部分极点

15、配置方法对其进行配置。3、已知开环系统 其中，设计全维状态观测器，使观测器的闭环极点为：4、设开环系统 其中，设计降维状态观测器，使闭环极点为：5、已知开环系统 设计状态反馈，使闭环极点为：，而且状态不可量测；设计状态观测器使其闭环极点为：-8，-86、已知系统的状态空间表达式为：，试求使得性能指标 为最小的最优控制的反馈增益矩阵，其中， 三、 实验报告要求编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验八 连续系统的数字仿真一、 实验目的 1、掌握四阶龙格-库塔法系统仿真的方法； 2、掌握面向结构图仿真的方法与步骤；3、熟悉仿真程序的编写方法；二、 实验内

16、容 1、SISO系统的传递框图如图所示，试编写程序用四阶龙格-库塔法对系统进行仿真，求系统输出y的动态响应2、某一系统由四个典型环节组成，如图所示，求输出量y的动态响应。三、 实验报告要求编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验九 连续系统按环节离散化的数字仿真一、 实验目的 1、掌握常用非线性环节的表示方法； 2、掌握按环节离散的数字化仿真步骤及方法；3、熟悉仿真程序的编写方法；二、 实验内容 已知非线性系统的结构图如图，编写程序，求输出量y的动态响应。三、 实验报告要求 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告

17、上。实验十 采样控制系统的数字仿真一、 实验目的 1、掌握数字控制器的实现方法； 2、掌握连续部分的程序实现方法；3、熟悉仿真程序的编写方法。二、 实验内容 已知采样系统如图所示，编写MATLAB程序求系统的输出响应。三、 实验报告要求 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验十一 直流调速系统仿真与设计一、 实验目的 1、掌握连续部分的程序实现方法；2、熟悉仿真程序的编写方法。二、 实验内容 一转速、电流双闭环控制的H型双极式PWM直流调速系统，已知电动机参数为：=200W，=48V，=3.7A，电枢电阻Ra=6.5欧，电枢回路总电阻R=8欧，允许

18、电流过载倍数，电势系数，电磁时间常数，机电时间常数，电流反馈滤波时间常数，转速反馈滤波时间常数。设调节器输入输出电压，调节器输入电阻。已计算出电力晶体管D202的开关频率，PWM环节的放大倍数。试对该系统进行动态参数设计，设计指标：稳态无静差，电流超调量；空载起动到额定转速时的转速超调量；过渡过程时间。建立系统的仿真模型，并进行仿真验证。三、 实验报告要求 编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊