matlab 控制系统仿真实验报告

1、控制系统仿真实验报告控制系统仿真实验报告自动化0903 杨一君 学号09090911072012-5-27前面是胡杨老师上课时时留的思考题，实验指导书对应报告在17页开始思考题1：diag(a)求a的对角阵，当a为非n阶方阵时，调用diag()出现的情况：(1) >> a = 1 2 3 ; 4 5 6 ;7 8 9a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9>> diag(a)ans = 1 5 9%正常方阵(2) >> a = 1 1 1a = 1 1 1>> diag(a)ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1%只有一行元素时(3)

2、>> a =1 2 3;4 5 6 a = 1 2 3 4 5 6>> diag(a)ans = 1 5(4) >> a = 1 2 3; 4 5 6 ;7 8 9; 0 0 0a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0>> diag(a)ans = 1 5 9(5) >> a =1 2 3a = 1 2 3>> diag(a)ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3(6) >> a = 1;2;3a = 1 2 3>> diag(a)ans = 1 0 0 0 2 0 0 0 3

3、思考题2：求逆函数inv(a),当a为不可逆时，inv(a)所求结果如何>> a = ones(4)a = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1>> inv(a)Warning: Matrix is singular to working precision.ans = Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf Inf%矩阵所有元素变为无穷思考题3：当inv(a)函数求逆，当a为非n阶方阵时inv(a)的结果>> a =1 2 3a = 1 2 3>

4、> inv(a)? Error using => invMatrix must be square.程序报错思考题4：conv()多项式乘法函数是否可以用两个以上的参数实现多个多项式的乘法？如果不可以，如何实现多个多项式的乘法？>> p1 = 1 2 1p1 = 1 2 1>> p2 = 2 3 2p2 = 2 3 2>> conv(p1,p2)ans = 2 7 10 7 2>> p3 = 3 4 3p3 = 3 4 3>> conv(p1,p2,p3)? Error using => conv %不可以，报错To

5、o many input arguments.>> conv(conv(p1,p2),p3) %用conv()函数的嵌套来实现3个以上多项式的乘法ans = 6 29 64 82 64 29 6思考题5：deconv(p1,p2)函数，当p1不能被p2整除时会有什么样的情况>> p1 = 1 3 2p1 = 1 3 2>> p2 = 1 1p2 = 1 1>> deconv(p1,p2)ans = 1 2>> p1 = 3 4 5;>> p2 = 1 1 ;>> deconv(p1,p2)ans = 3 1&g

6、t;> p1 = 1 3 3p1 = 1 3 3>> p2 = 1 1p2 = 1 1>> deconv(p1,p2)ans =1 2 %只保留商思考题6：如何实现将一个语句拆成几行？>> a = 1 1 1 1 1 ;2 2 2 2 2 a = 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2%用分号思考题 1：如果去掉subplot(3,3,1)或其他位置的图，及其绘图代码，绘出的曲线成何种形式？影不影响其他曲线？>> subplot(3,3,9);>> subplot(3,3,2);>> subplot(3,3,2);&

7、gt;> subplot(3,3,2);>> t = 0:0.01 :6;>> y = t.*t;>> plot(t,y);>> subplot(3,3,9);>> t = 0:0.02:4;>> y = sin(t);>> plot(t,y);%不影响其他函数思考题2：plotyy()最多可以画几条曲线？>> x1=0:pi/10:2*pi;>> y1 = sin(x1);>> x2 = 0:pi/400:8*pi;>> y2 = cos(x2);>

8、> plot(x1,y1,x2,y2)>> plotyy(x1,y1,x2,y2 );>> x1=0:pi/10:2*pi;>> y1 = sin(x1);>> x2 = 0:pi/400:8*pi;>> y2 = cos(x2);>> x3 = 0:pi/300:3*pi;>> y3 = sin(x3);>> plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3);>> plotyy(x1,y1,x2,y2,x3,y3);? Error using => fevalArgument

9、 must contain a string or function_handle.Error in => plotyy>fevalfun at 286 h = feval(func,x,y);Error in => plotyy at 59h1,ax(1) = fevalfun(fun1,ax(1),x1,y1,caxspecified);>>所以ploytt()最多画两个函数>> th = 0:pi/10:2*pi;>> x1 = exp(j*th);>> plot(real(x1),imag(x1),.real(2*x1)

10、,imag(2*x1),.real(3*x1),imag(3*x1),.real(4*x1),imag(4*x1),.real(5*x1),imag(5*x1);>> t = 0:0.05:100;>> x = t;>> y = sin(t);>> z = sin(2*t);>> plot3(x,y,z);>> t = 0:pi/20:2*pi;>> y = sin(t);>> stairs(t,y);思考题3：复数是否能参加逻辑运算？是什么样子？>> x = 5+2*i,3+4j,2,

11、6-7*j;>> y = 5+2*1,4+3j,2,7j;>> c = x&y? Error using => andOperands to AND must not be complex.>> c = x|y? Error using => orOperands to OR must not be complex.>> c = x? Error using => notOperands to NOT must not be complex.报错，说明复数不能参加逻辑运算 实验一 MATLAB语言编程一、 实验目的1、熟

12、悉Matlab语言及其环境，掌握编程方法。2、要求认真听取实验指导老师讲解与演示。二、具体实验内容、步骤、要求 1、运行交互式学习软件，学习MATLAB语言； 2、在MATLAB的命令窗口下键入如下命令：INTRO（注意：intro 为一个用MATLAB语言编写的幻灯片程序，主要演示常用的MATLAB语句运行结果。） 然后，根据现实出来的幻灯片右面按钮进行操作，可按STARTNEXTNEXT按钮一步步运行，观察。3、 自编程序并完成上机编辑，调试，运行，存盘：（一）用MATLAB命令完成矩阵的各种运算，例如：求出下列运算结果，并上机验证。A =11 12 13 14;21 22 23 24;3

13、1 31 33 34;41 42 43 44A = 11 12 13 14 21 22 23 24 31 31 33 34 41 42 43 44>> A(:,1)ans = 11 21 31 41>> A(2,:)ans = 21 22 23 24>> A(1:2,2:3)ans = 12 13 22 23>> A(2:3,2:3)ans = 22 23 31 33>> A(:,1:2)ans = 11 12 21 22 31 31 41 42>> A(2：3)? A(2：3) |Error: Missing varia

14、ble or function.>> A(:)ans = 11 21 31 41 12 22 31 42 13 23 33 43 14 24 34 44>> A(:,:)ans = 11 12 13 14 21 22 23 24 31 31 33 34 41 42 43 44>> ones(2,2)ans = 1 1 1 1>> eye(2)ans = 1 0 0 1(二)、绘制数学函数的图形，例如： y(t)=1-2e-tsin(t) (0<=t<=8) 理解数组运算与矩阵运算功能。>> t=1:0.1:8;>&g

15、t; y = 1-2*exp(1)-t*sin(t);? Error using => mtimesInner matrix dimensions must agree.>> y = 1-2*exp(1)-t.*sin(t);>> plot(t,y)4理解函数文件与命令文件的区别，并自编函数文件并调用M文件分为独立m文件和函数m文件两种，独立m文件由命令描述行写成，存储后，即可在MATLAB平台上单独调用执行。函数m文件需要相应的输入输出变量参数方可执行。Eg：x=0:2*pi/180:2*pi;>> y = exam03(x);>> pl

16、ot(x,y)5.学会通过help，熟悉MATLAB中为用户体统的功能各异的函数与命令实验二 数值积分算法练习与函数调用一、实验目的1、理解数值积分法，熟练掌握MATLAB的函数调用。二、实验题目1、用Eular法求解初值问题的数值解：设方程如下：取步长，上机编写程序求出数值解。>> t0 = 0;tf = 1;x0 =1;h1 = 0.1;>> t =t0:h1:tf;>> n = length(t);>> u = x0;>> uu(1)= u;>> for i = 2:n du = u-2*t(i-1)/u; u =

17、du*h1 + u; uu(i) = uend>> plot(t,uu)2、编写MATLAB程序求解下列方程的数值解：;x(0) = 1;t =0 33. 试将（2-2）方程改为用Eular编程求解试比较用ode23求解结果>> t0 = 0;tf = 3;x0 =1;h1 = 0.1;>> t =t0:h1:tf;>> n = length(t);>> u = x0;>> uu(1)= u;>> for i = 2:n du = u- t(i)2 u = du*h1 + u; uu(i) = uend>

18、> plot(t,uu)4、 试将（2-1）方程改为用ode23算法调用函数求解，并试比较结果。5、利用ode23或ode45求解线性时不变系统微分方程，并绘制出曲线，式中 5、 求出与的单位阶跃响应，并分别求出状态空间模型。>> num = 2;>> den =1 2 1;>> sys1 = tf(num,den) Transfer function: 2-s2 + 2 s + 1>> step(sys1)>> a,b,c,d =tf2ss(num,den)a = -2 -1 1 0b = 1 0c = 0 2d = 0系统G

19、2:>> num2 = 1;>> den2 = 2 3 3 1;>> sys2=tf(num2,den2);>> sys2=tf(num2,den2) Transfer function: 1-2 s3 + 3 s2 + 3 s + 1 >> step(sys2)>> A,B,C,D = tf2ss(num2,den2)A = -1.5000 -1.5000 -0.5000 1.0000 0 0 0 1.0000 0B = 1 0 0C = 0 0 0.5000D = 0选做题一：已知系统传递函数为，求对应的零极点模型，绘

20、制系统阶跃响应。>> d = 1 10 42;>> roots(d)ans = -5.0000 + 4.1231i -5.0000 - 4.1231i>> sys = zpk(-2,-1,-5.0000 + 4.1231i,-5.0000 - 4.1231i,200) Zero/pole/gain: 200 (s+2)-(s+1) (s2 + 10s + 42) >> step(sys)实验三 控制工具箱与SIMULINK软件应用1、 实验目的1、熟悉工具箱及其使用，进行系统仿真分析，通过仿真对系统进行校正校验。2、 实验预习要求2、必须先复习教

21、材及上课介绍的有关控制工具箱命令与SIMULINK仿真工具的使用，并对实验题目作好准备。3、 学会调出、运行已由SIMULINK建立的仿真模型（1）（2）四实验设计题目与要求原系统：G(s)= 1/(s*s)1.加比例环节Kc>> num = 1;>> den = 1 0 0;>> rlocus(num,den)系统不稳定2.加入超前补偿器>> num = 1 1;>> den = conv(1,5,1 0 0);>> rlocus(num,den)3.加入滞后补偿器：>> num1 =1 5;>> den1 = conv(1 0 0,1 1);>> rlocus(num1,den1)44.kc=0.1,0.5,1 仿真时间为10，50,5 四1.（1）Kc=1（2）Kc=0.5（3）Kc = 0.12.a，b，c三个系统比较如下：输入为阶跃信号时输入为速度信号时：实验四 数字控制系统仿真与综合应用一、实验目的1、 掌握用于离散系统的Matlab命令及数字控