计算机仿真实验指导书

1、控制系统仿真实验指导书烟台大学计算机学院2012.2目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc190954969 计算机仿真实验指导书 PAGEREF _Toc190954969 h 1 HYPERLINK l _Toc190954970 目 录 PAGEREF _Toc190954970 h 2 HYPERLINK l _Toc190954971 实验一 MATLAB基本操作 PAGEREF _Toc190954971 h 3 HYPERLINK l _Toc190954972 实验目的 PAGEREF _Toc190954972 h 3 HYPERLINK l

2、 _Toc190954973 实验内容 PAGEREF _Toc190954973 h 3 HYPERLINK l _Toc190954974 实验方法与步骤 PAGEREF _Toc190954974 h 3 HYPERLINK l _Toc190954975 实验二 MATLAB绘图操作 PAGEREF _Toc190954975 h 7 HYPERLINK l _Toc190954976 实验目的 PAGEREF _Toc190954976 h 7 HYPERLINK l _Toc190954977 实验内容 PAGEREF _Toc190954977 h 7 HYPERLINK l _

3、Toc190954978 实验方法与步骤 PAGEREF _Toc190954978 h 7 HYPERLINK l _Toc190954979 实验三 MATLAB编程 PAGEREF _Toc190954979 h 12 HYPERLINK l _Toc190954980 实验目的 PAGEREF _Toc190954980 h 12 HYPERLINK l _Toc190954981 实验内容 PAGEREF _Toc190954981 h 12 HYPERLINK l _Toc190954982 实验方法与步骤 PAGEREF _Toc190954982 h 12 HYPERLINK

4、l _Toc190954983 实验四 控制系统建模与转换方法 PAGEREF _Toc190954983 h 15 HYPERLINK l _Toc190954984 实验目的 PAGEREF _Toc190954984 h 15 HYPERLINK l _Toc190954985 实验内容 PAGEREF _Toc190954985 h 15 HYPERLINK l _Toc190954986 实验方法与步骤 PAGEREF _Toc190954986 h 16 HYPERLINK l _Toc190954987 实验五 Simulink仿真应用 PAGEREF _Toc190954987

5、 h 18 HYPERLINK l _Toc190954988 实验目的 PAGEREF _Toc190954988 h 18 HYPERLINK l _Toc190954989 实验内容 PAGEREF _Toc190954989 h 18 HYPERLINK l _Toc190954990 实验方法与步骤 PAGEREF _Toc190954990 h 19 HYPERLINK l _Toc190954991 实验六 控制系统的计算机辅助分析 PAGEREF _Toc190954991 h 20 HYPERLINK l _Toc190954992 实验目的 PAGEREF _Toc1909

6、54992 h 20 HYPERLINK l _Toc190954993 实验内容 PAGEREF _Toc190954993 h 20 HYPERLINK l _Toc190954994 实验方法与步骤 PAGEREF _Toc190954994 h 21 HYPERLINK l _Toc190954995 实验七 控制系统的计算机辅助设计 PAGEREF _Toc190954995 h 25 HYPERLINK l _Toc190954996 实验目的 PAGEREF _Toc190954996 h 25 HYPERLINK l _Toc190954997 实验内容 PAGEREF _To

7、c190954997 h 25 HYPERLINK l _Toc190954998 实验方法与步骤 PAGEREF _Toc190954998 h 25 HYPERLINK l _Toc190954999 实验八 S函数与MATLAB工具箱 PAGEREF _Toc190954999 h 29 HYPERLINK l _Toc190955000 实验目的 PAGEREF _Toc190955000 h 29 HYPERLINK l _Toc190955001 实验内容 PAGEREF _Toc190955001 h 29 HYPERLINK l _Toc190955002 实验方法与步骤 PA

8、GEREF _Toc190955002 h 29实验一 MATLAB基本操作实验目的掌握MATLAB的基本命令操作，包括矩阵运算、关系运算、逻辑运算、数值运算等。实验内容（1）两个矩阵分别为5 6 7;9 4 6;4 3 6和3 4 5;5 7 9;7 3 1，向量为5 7 8，求矩阵与矩阵的乘积，矩阵与向量的乘积（2）两个矩阵分别为1 2 3;4 5 6;7 8 9和1 1 1;2 2 2;3 3 3，求两者相加的和。（3）两个矩阵分别为1 2 3;4 5 6;7 8 9和1 1 1，阶数不同，求两者相减的差（4）两个矩阵相乘，矩阵a为1 2 3;4 5 6;7 8 9 ，矩阵b为1 2 3

9、，分别计算c=a*b和d=b*a。（5）两个数组相乘，数组a为1 2 3 ，数组b为4 5 6 ，求两数组的乘法。（6）两个矩阵相除，矩阵a和b均为33阶矩阵。（7）数组a为1 2 3 ，数组b为4 5 6 ，求两数组的除法。（8）矩阵a为1 2;3 4，求它的1.5次幂。（9）数组a为1 2 3，数组b为4 5 6，求数组的幂c=a.b。（10）数组a为1 2 3，求数组的幂运算c=2.a。（11）矩阵a为1 2 3;4 5 6;7 8 9，计算a的转置。（12）矩阵a为1+2i 3+4i，计算a的转置。（13）矩阵a和b均为13阶矩阵，使用关系运算符对对应元素进行比较。（14）矩阵a和b均

10、为23阶矩阵，使用逻辑运算符计算对应元素。（15）矩阵a为1 2 3;4 5 6;7 8 9，计算a的特征值和特征矢量。（16）矩阵a为1 2 3;4 5 6;7 8 9，计算a的逆矩阵和伪逆矩阵。（17）矩阵a为1 2 3;4 5 6;7 8 9，矩阵b为-2 1 3;1 4 -2;2 -1 2，计算a和b的广义特征值分解。（18）矩阵a为1 1，对矩阵a进行奇异值分解。（19）矩阵a为4阶pascal矩阵，分别将其左右翻转、上下翻转和旋转。（20）输入系数矢量，创建多项式x3-4*x2+3*x+2。（21）求矩阵1 2 3;4 5 6;7 8 0的特征多项式系数，并转换为多项式形式。（22

11、）求多项式3x2+2x+1在5、7和9处的值。（23）求多项式3x2+2x+1对于矩阵2 5;7 9的值。（24）分别用两种方法求多项式x5-5x4+3x-6x2+4x-10的根。（25）计算两多项式x4-5x3+3x2-4x+2和x3+2x2-5x+3的乘法。（26）计算上例中求得的乘积被x3+2x2-5x+3除所得结果。（27）计算多项式3x4-5x3+2x2-6x+10的微分。（28）计算多项式12x3-15x2+4x-6的积分。（29） 两多项式的比为a(x)/b(x),a(x)=5x3+3x2-2x+7，b(x)=-4x3+8x+3 求部分分式展开。 （30）基本统计函数的应用。实验

12、方法与步骤（1）clc %清屏clear %从内存中清除变量和函数more onecho on%求矩阵与矩阵的乘积，矩阵与向量的乘积A=5 6 7;9 4 6;4 3 6B=3 4 5;5 7 9;7 3 1X=5 7 8C=A*BY=A*Xmore offecho off（2）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9b=1 1 1;2 2 2;3 3 3c=a+b（3）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9 b=1 1 1 c=a-b（4）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9b=1 2 3c=b*a% 将第三句c=a*b改成d=b*a，再运行一次（5）a=1 2 3b=4 5 6c=a.*b

13、（6）a=rand(3)b=rand(3)c=a/bd=ba（7）a=1 2 3b=4 5 6c=a.bd=b./a（8）a=1 2;3 4c=a1.5（9）a=1 2 3b=4 5 6c=a.bd=a.2（10）a=1 2 3c=2.a（11）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9c=a（12）a=1+2i 3+4ic=ac=a.（13）a=0 -1 2b=-3 1 2ababa=ba=ba=b（14）a=1 0 3;0 -1 6;b=-1 0 0;0 5 0.3;a&ba|bab（15）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9c,d=eig(a)（16）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9

14、;c=inv(a)c=pinv(a)（17）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9b=-2 1 3;1 4 -2;2 -1 2v,d=eig(a,b)（18）a=1 1;u,s,v=svd(a)（19）a=pascal(4)c=fliplr(a)c=flipud(a)c=rot90(a)（20）poly2sym(1 -4 3 2) （21）a=1 2 3;4 5 6;7 8 0p=poly(a)poly2sym(p)（22）p = 3 2 1;polyval(p,5 7 9)（23）p = 3 2 1;polyvalm(p,2 5;7 9)（24）a=1 -5 3 -6 4 -10;r=roo

15、ts(a)s=compan(a)r=eig(s)（25）a=1 -5 3 -4 2b=1 2 -5 3c=conv(a,b)（26）c=1 -3 -12 30 -36 33 -22 6b=1 2 -5 3d=deconv(c,b)（27）p=3 -5 2 -6 10polyder(p)poly2sym(ans)（28）p=12 -15 4 -6polyint(p)（29）a = -4 0 8 3;b = 5 3 -2 7;r, p, k = residue(b,a)（30）A=randn(100,4);Amax=max(A)Amed=median(A)Amean=mean(A)Astd=std

16、(A)实验二 MATLAB绘图操作实验目的掌握MATLAB的基本命令二维绘图、三维绘图和特殊绘图等。实验内容（1）绘制单矢量0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 17.7的曲线图。（2）绘制双矢量曲线图。（3）在同一个窗口中绘制0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20的线性坐标图和三种对数坐标图。（4）绘制函数的极坐标图形。（5）绘制20边的多边形，顶角用小圆圈表示。（6）当x为矢量，y为矩阵时绘制多重曲线图。（7）当x为矩阵，y为矢量时绘制多重曲线图。（8）当x和y为同样大小的矩阵时，绘制多重曲线图。（9）使用多组变量，绘制多重曲线图。（10）在一个图形窗

17、口中绘制双Y轴曲线。（11）使用不同的Y坐标，在一个图形窗口中绘制两组数据曲线。（12）使用不同的线型绘图。（13）使用不同的标记点绘图。（14）设置绘图线的线型、颜色、宽度、标记点的颜色及大小。（15）绘制最简单的条形图；绘制矩阵的条形图；绘制叠加形式的条形图；绘制指定x坐标的条形图；绘制两个矢量的条形图；分别按分组和分列绘制三维条形图。（16）有两组生物医学的实验数据，一组表示物质成分（TCE），一组表示温度（temp），数据是在35天中每隔5天采样取得的，将物质成分和温度与时间的关系画在一张图中。（17）绘制不分离饼图；绘制分离饼图；绘制不完整饼图；绘制三维饼图（18）绘制直方图；绘制矩

18、阵的直方图。（19）绘制二维杆状图。（20）用三维杆状图表现复平面快速傅里叶变换计算。（21）用三维杆状图与其他图形的叠加表现拉普拉斯变换基函数。（22）绘制函数的阶梯图。（23）使用scatter函数绘制不同效果的分散点图。（24）绘制x、y和z均为矢量时的三维曲线图。（25）绘制x、y和z均为矩阵时的三维曲线图。（26）按指定的线型、颜色及标记点绘制三维曲线图。实验方法与步骤（1）y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 17.7;plot(y)（2）x=0:0.05:4*pi; %生成0至4，间隔为0.05的自变量y=sin(x); plot(x,y)（3）y=0 0.6 2.3 5

19、 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20;subplot(2,2,1) %创建第一个子图plot(y)title(plot(y)subplot(2,2,2) %创建第二个子图semilogx(y)title(semilogx(y)subplot(2,2,3) %创建第三个子图semilogy(y)title(semilogy(y)subplot(2,2,4) %创建第四个子图loglog(y)title(loglog(y)（4）t=0:.01:2*pi;subplot(2,1,1);polar(t,cos(2*t)subplot(2,1,2);polar(t,sin(2*t)（5）t

20、=0:pi/10:2*pi;plot(exp(i*t),-o)axis(square)（6）x=0:pi/50:2*piy=sin(x);0.6*sin(x);0.3*sin(x);y(1,:)=sin(x);y(2,:)=0.6*sin(x);y(3,:)=0.3*sin(x);plot(x,y)（7）x(1,:)=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y=sin(x(1,:);plot(x,y)（8）x(1,:)=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/

21、4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y(1,:)=sin(x(1,:);y(2,:)=0.6*sin(x(1,:);y(3,:)=0.3*sin(x(1,:);plot(x,y)x=x;y=y;figure %创建新的图形窗口plot(x,y)（9）x1=0:pi/50:2*pi; %生成100个数据点x2=0:pi/30:2*pi; %生成60个数据点x3=0:pi/15:2*pi; %生成30个数据点y1=sin(x1);y2=0.6*sin(x2);y3=0.3*sin(x3);plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3)（10）x=0:0.3:12;y=exp

22、(-0.3*x).*sin(x)+0.5;plotyy(x,y,x,y,plot,stem)（11）t=0:900;A=1000; a=0.005; b=0.005;z1=A*exp(-a*t);z2=sin(b*t);plotyy(t,z1,t,z2,semilogy,plot);（12）t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y2=sin(t-0.25); y3=sin(t-0.5);y4=sin(t-0.6);plot(t,y,-,t,y2,-,t,y3,:,t,y4,-.)（13）t=0:pi/20:2*pi;y=sin(t);y2=sin(t-0.25);y3=sin(t-

23、0.5);plot(t,y,-.ch,t,y2,:gd,t,y3,-mp)（14）t=0:pi/20:pi;y=sin(4*t).*sin(t)/2;plot(t,y,-mh,LineWidth,8,. %设置线的宽度为8 MarkerEdgeColor,g,. %设置标记点边缘颜色为绿色 MarkerFaceColor,r,. %设置标记点填充颜色为红色 MarkerSize,12) %设置标记点的尺寸为12（15）x=4 2 6 8 1 5;bar(x)%重新输入y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;bar(y)figure,barh(y)%重新输入bar(y,s

24、tack)figure,barh(y,stack)%重新输入x=1 2 4 7 10;y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;bar(x,y)figure,bar(x,y,stack)%重新输入x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);bar(x,y)%重新输入y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;bar3(y,group)figure,bar3(y)xlabel(x轴);ylabel(y轴);zlabel(z轴)（16）TCE=515 420 370 250 135 120 60 20; % 实验数据temp=29 23 27 25 2

25、0 23 23 27;days=0:5:35; % 采样天数bar(days,temp,c) % 温度与时间的条形图xlabel(Day)ylabel(Temperature (oC)h1=gca; % 获取当前坐标轴对象句柄% 建立与h1位置相同、句柄为h2的新坐标轴对象h2=axes(Position,get(h1,Position); % 在以h2为句柄的坐标轴对象上绘制物质成分与时间的关系曲线plot(days,TCE,LineWidth,3) % 设置句柄为h2的坐标轴对象的Y轴位置为左侧set(h2,YAxisLocation,right,Color,none,XTickLabel

26、,)% 设置句柄为h2的坐标轴对象的X轴的范围与句柄为h1的坐标轴对象的X轴的范围相同set(h2,XLim,get(h1,XLim),Layer,top)% 在坐标为11,380的位置以旋转-55的方向书写Concentrationtext(11,380,Concentration,Rotation,-55,FontSize,16)ylabel(TCE Concentration (PPM)title(Bioremediation,FontSize,16)（17）x=5.5 74.7 44.5 33.2 46.6;pie(x)%重新输入x=5.5 74.7 44.5 33.2 46.6;pi

27、e(x,0 0 0 0 1)%重新输入x=0.2 0.3 0.4;pie(x)%重新输入pie3(1 2 4 3 5,0 1 0 1 0)（18）yn=randn(10000,1);hist(yn)figure,hist(yn,20)%重新输入y=randn(10000,3);hist(y)（19）x=0:0.2:10;y=exp(-0.3*x).*sin(x);stem(x,y)figure,stem(x,y,:sr,fill) %改变线型、标记点形状和颜色（20）th = (0:127)/128*2*pi;x = cos(th);y = sin(th);f = abs(fft(ones(1

28、0,1),128);stem3(x,y,f,d,fill)xlabel(实部)ylabel(虚部)zlabel(幅值)title(频率响应幅值)（21）t=0:0.1:10; % 时间范围s=0.1+i;y=exp(-s*t); % 计算延迟指数stem3(real(y),imag(y),t,m) % 绘制三维杆状图hold on % 保持绘图hline=plot3(real(y),imag(y),t, k) % 返回三维曲线图的句柄hold offset(hline,LineWidth,3) % 设置线宽xlabel(实 部 )ylabel(虚 部 )zlabel(幅 值)（22）alpha

29、=0.01;beta=0.5;t=0:10;f=exp(-alpha*t).*sin(beta*t);stairs(t,f)hold onplot(t,f,:*)hold offlabel=函数e-(alpha*t) sinbeta*t的阶梯图;text(0.5,-0.2,label,FontSize,14)xlabel(t = 0:10,FontSize,14)axis(0 10 -1.2 1.2)（23）t=0:pi/10:2*pi;y=sin(t);scatter(t,y) % 不加任何选择，结果与plot相同figure, scatter(t,y,(abs(y)+2).4,filled

30、) % 点的大小随幅度变化figure, scatter(t,y,30,y,v,filled) % 点的颜色随幅度变化figure, scatter(t,y,(t+1).3,t,filled) % 点的大小和颜色都随横坐标变化（24）t=0:pi/50:10*pi;x=exp(-t/15).*sin(2*t);y=exp(-t/15).*cos(2*t);z=t;plot3(x,y,t)axis square; grid on（25）X,Y=meshgrid(-2:0.1:2) %产生供三维绘图的网格矩阵x、yZ=X.*exp(-X.2-Y.2);plot3(X,Y,Z)grid on（26）

31、t=0:pi/20:5*pi;plot3(sin(t),cos(t),t,:*r)实验三 MATLAB编程实验目的掌握MATLAB的基本编程命令操作。实验内容（1）建立命令文件，绘制花瓣图。（2）生成矢量，并调用average函数。（3）简单的for循环示例。（4）for循环的嵌套。（5）运用非1步长for循环，产生020以内的偶数。（6）利用while循环，求解使n！达到100位数的第一个n是多少？。（7）应用if-else-end条件语句，判断学生是否通过学业。（8）用色彩区分数据点的范围。（9）使用switch-case-end语句，检查输入数据的值。（10）使用try-catch语句，

32、判断错误语句。（11）使用continue语句，显示文件行数。（12）break语句的用法。（13）循环运算和矩阵运算的比较。（14）变量是否预定义的比较。（15）创建plot函数的函数句柄。（16）显示函数句柄的内容。（17）创建membrane函数的函数句柄，并运行该函数。（18）函数句柄与函数名之间转换。（19）由屏幕输入角度和半径（20）建立函数文件，计算矢量中元素的平均值。实验方法与步骤（1）% 绘制花瓣图theta = -pi:0.01:pi;rho(1,:) = 2*sin(5*theta).2;rho(2,:) = cos(10*theta).3;rho(3,:) = sin(

33、theta).2;rho(4,:) = 5*cos(3.5*theta).3;for k =1:4 % 循环控制 polar(theta,rho(k,:) % 绘制极坐标图end（2）z = 1:99;average(z)（3）n=10;for i=1:n x(i)=(i+1).2;endx（4）m=3;n=4;for i=1:m for j=1:n a(i,j)=1/(i+j-1); endendformat rata（5）for i=0:2:20 a(i/2+1)=i;enda（6）n=1;while prod(1:n)=0.90) & (grade=60) % 判断出席率和成绩 pass

34、 = 1; % 满足条件为通过else fail = 1; % 否则为不通过end;（8）n=100;x=1:n;y=randn(1,n); % 建立100个元素的随机行矢量hold on for i=1:n if y(i)=-1 & y(i)=1 plot(x(i),y(i),xr) % 大于1的点用红色的x标出 endendhold off（9）switch input_num case -1 disp(negative one); % 当input_num=-1时显示 case 0 disp(zero); % 当input_num=0时显示 case 1 disp(positive on

35、e); % 当input_num=1时显示 otherwise disp(other value); % 当input_num等于其他值时显示end（10）n=2;a=magic(3) % 设置33矩阵atry a_n=a(n,:),% 取a的第n行元素catch a_end=a(end,:), % 如果取a的第n行出错，则改取a的最后一行end lasterr % 显示出错原因（11）fid = fopen(magic.m,r); % 打开magic.m文件count = 0; % 计数器置零while feof(fid) % while循环的判断条件：是否文件末尾 line = fgetl

36、(fid); % 从文件中读行 if isempty(line) | strncmp(line,%,1) % 判断是否为空行或注释行 continue % 如果是空行或注释行继续下一次循环 end count = count + 1; % 如果不是空行或注释行计数器加1enddisp(sprintf(%d lines,count); % 显示剔除后的行数（12）fid=fopen(fft.m,r); % 打开fft.m文件s=; % 创建空的字符数组while feof(fid) % while循环的判断条件：是否文件末尾 line=fgetl(fid); % 从文件中读行 if isempt

37、y(line) % 如果是空行 break % 退出循环 end s=strvcat(s,line); % 如果不是空行，将该行写入字符数组enddisp(s) % 显示字符数组结果（13）t=cputime;for i=1:1000000 x(i)=0.1*pi*i; y(i)=sin(i);ende=cputime-tt=cputime;x=1:0.1*pi:100000*pi;y=sin(x);e=cputime-t（14）x=zeros(10000,1);y=zeros(10000,1);t=cputime;for i=1:10000 x(i)=0.1*pi*i; y(i)=sin(i

38、);ende=cputime-t（15）h01=plot（16）h01=plotfunctions(h01)（17）h01=membranefeval(h01,1,15,9,2)feval(h01,1,30,9,2) % 加密网格绘图（18）h01=str2func(plot)func2str(h01)isa(h01,function_handle)isequal(h01,plot)（19）x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe（20）function y = average(x)

39、% AVERAGE Mean of vector elements.% AVERAGE(X), where X is a vector, is the mean of vector elements.% Non-vector input results in an error.m,n = size(x);if (m = 1) | (n = 1) | (m = 1 & n = 1) error(Input must be a vector)endy = sum(x)/length(x); % Actual computation实验四 控制系统建模与转换方法实验目的掌握MATLAB的基本操作中的

40、控制系统建模与转换方法。实验内容（1）已知控制系统的传递函数，用MATLAB建立其数学模型。 SKIPIF 1 0 （2）已知多输入多输出系统的传递函数如下，用MATLAB建立其数学模型。 SKIPIF 1 0 （3）已知多输入多输出统的零极点增益模型如下，用MATLAB建立其数学模型。 SKIPIF 1 0 （4）线性定常系统的状态空间表达式如下，应用MATLAB建立其状态空间模型。 SKIPIF 1 0 （5）线性定常系统的传递函数矩阵如下，应用MATLAB建立其状态空间模型。 SKIPIF 1 0 （6）已知系统的数学模型如下，用MATLAB建立其零极点增益模型。 SKIPIF 1 0

41、（7）已知系统的传递函数如下，用MATLAB建立其零极点增益模型。 SKIPIF 1 0 （8）系统传递函数模型如下所示，用MATLAB将其按照采样周期Ts=0.1s并分别采用零阶和一阶保持器进行离散化。 SKIPIF 1 0 （9）线性定常离散系统的脉冲传递函数如下，将其采样周期由0.1s转换成0.5s。 SKIPIF 1 0 （10）线性定常连续系统的传递函数模型如下所示，用MATLAB将其转换为状态空间模型。 SKIPIF 1 0 （11）线性定常连续系统的传递函数模型如下所示，用MATLAB将其转换为零极点增益模型。 SKIPIF 1 0 （12）已知系统状态空间模型为： SKIPIF

42、 1 0 ，求其传递函数模型。（13）已知一个单输入三输出系统的传递函数模型，求其状态空间模型。 SKIPIF 1 0 （14）已知系统的零极点增益模型，求其传递函数模型和状态空间模型。 SKIPIF 1 0 （15）设两个采样周期均为Ts=0.1s的离散系统脉冲传递函数分别如下所示，求将它们串联后得到的脉冲传递函数。 SKIPIF 1 0 （16）设两个采样周期均为Ts=0.1s的离散系统脉冲传递函数分别如下所示，求将它们并联后得到的脉冲传递函数。 SKIPIF 1 0 （17）设两传递函数分别如下所示，求将它们并联后得到的状态空间模型。 SKIPIF 1 0 （18）设两个系统传递函数分别

43、如下所示，求将它们反馈连接后得到的传递函数。 SKIPIF 1 0 （19）设四个系统数学模型分别如下所示，求将它们添加连接后得到的数学模型。（20）已知 SKIPIF 1 0 ，求二阶系统的传递函数。（21）计算一个具有0.1s时延系统的3阶pade逼近，并比较其阶跃响应和频域相位特性。（22）生成一个2输入2输出的3阶稳定的连续系统。实验方法与步骤（1）num=1 3 2;den=1 5 7 3;sys=tf(num,den)%orsys=tf(1 3 2,1 5 7 3)%ornum=1 3 2;den=1 5 7 3;sys=tf(num,den,InputName,输入端,Outpu

44、tName,输出端)（2）% 生成传递函数模型num=1,1;1;den=1,2,2;1,0;G=tf(num,den)（3）num=conv(conv(1,0,1,6),1,5);den=conv(conv(conv(1 3-4i,1 3+4i),1,1),1,2);sys=tf(num,den)（4）%生成状态空间模型a=-2,-1;1,-1;b=1,1;2,-1;c=1,0;sys1=ss(a,b,c,d)sys2=ss(a,b,c,d,0.1)sys3=ss(a,b,c,d,0.1,statename,位移,速率,Inputname,油门位移,舵偏角,outputname,俯仰角)sy

45、s4=tf(sys1)（5）%生成状态空间模型。G=tf(1,1,1,3,3,2);tf(1,0,3,1,1,1);ss(G)（6）% 生成zero-pole model。z=-1;p=0,-2,-5;k=10;G=zpk(z,p,k)G2=zpk(z,p,k,0.1)G3=zpk(z,p,k,-1,variable,q)G4=zpk(z,p,k,0.1,variable,z-1)（7）%生成zero-pole model。G=tf(-10,20,1,7,20,28,19,5);sys=zpk(G)（8）sys=tf(1,1,1,2,5,inputdelay,0.35)gd=c2d(sys,0

46、.1)gd2=c2d(sys,0.1,foh)（9）sysd=tf(1,-1,1,1,0.3,0.1)sys1=d2d(sysd,0.5)（10）num=0,2,3;1,2,1;den=1,0.4,1;A,B,C,D=tf2ss(num,den)（11）num=2,1;den=1,0.4,1;z,p,k=tf2zp(num,den)（12）A=0 1; -1 -2; B=0;1; C=1,3; D=1;num,den=ss2tf(A,B,C,D,iu)iu用来指定第n个输入，当只有一个输入时可忽略。（13）num=0 0 -2;0 -1 -5;1 2 0;den=1 6 11 6;A,B,C,

47、D=tf2ss(num,den)（14）z=-3;p=-1,-2,-5;k=6;num,den=zp2tf(z,p,k)a,b,c,d=zp2ss(z,p,k)（15）G1=tf(1,3,2,1,3,5,7,3,0.1);G2=zpk(,-2,-3,10,0.1);G=series(G1,G2)（16）G1=tf(1,3,2,1,3,5,7,3,0.1);G2=zpk(,-2,-3,10,0.1);G=parallel(G1,G2)（17）num=1,2,1,1;1,1,2;den=1,2,1,1,2;1,3,2,1,5,6;G1=tf(num,den);z=,-1;-1,-2;p=-1,-2

48、,-2,-4;-2,-3,-3,-4;k=1.2,1;1,1;G2=zpk(z,p,k);G=parallel(G1,G2,2,2,1,1)（18）G1=tf(1,1,2,1);G2=zpk(,-1,1);G3=feedback(G1,G2)G4=feedback(G1,G2,+1)（19）G1=tf(10,1,5);G2=zpk(-1,-2,2);G3=5;A=-9.0201,17.7791;-1.6943,3.2138;B=-0.5112,0.5362;-0.002,-1.8470;C=-3.2879,2.4544;-13.5009,18.0745;D=-0.5476,-0.1410;-0

49、.6459,0.2958;G4=ss(A,B,C,D);sys=append(G1,G2,G3,G4)（20）num,den=ord2(2.4,0.4);Printsys(num,den)（21）Pade(0.1,3)（22）A，B，C，D=rmodel(3,2,2)实验五 Simulink仿真应用实验目的掌握Simulink的基本操作。熟悉Simulink模块的建立与修改的基本操作，掌握模型的构造方法极其运行方法。实验内容（1）建立如下图所示的模型编辑窗口。（2）将上例连接并保存为mymodel1（3）将上例修改为如下图所示的模型。（4）对上例进行仿真。（5）利用Simulink对以下系统进

50、行仿真。当输入为正弦信号时，观测输出信号的变化。 SKIPIF 1 0 （6）假设单输入双输出的状态空间表达式如下所示，试利用Simulink进行仿真。 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 （7）考虑如图所示的强制阻尼二阶系统。图中，小车受外力为F，小车位移为x。设小车质量m=5，弹簧弹性系数k=2，阻尼系数f=1。并设系统的初始状态为静止在平衡点处，即 (0)=x(0)=0，外力函数为幅值等于1的阶跃量。仿真此小车系统的运动。mFkfx（8）汽车在斜坡上行驶，要求设计一个简单的比例控制器，使汽车能以设定的速度运动。xFeFwFh实验方法与步骤（4）实验结果（5）

51、exp11_5.mdl仿真模型和结果分别如下图所示。（6）exp11_6.mdl仿真模型和结果分别如下图所示。（7）根据牛顿第二定律 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 仿真模型和仿真结果分别如图所示。exp11_4.mdl（8）%根据牛顿第二定律% SKIPIF 1 0 %m为汽车质量，m=100；x是汽车的位移；Fe是引擎动力，最大分别为1000，-2000；Fw是%空气阻力，与轿车速度的平方成正比，第二项考虑阵风的影响；Fh是汽车重力分量。实验六 控制系统的计算机辅助分析实验目的掌握利用MATLAB进行控制系统分析的方法。实验内容（1）求以下矩阵A的特征多项

52、式和特征根。 SKIPIF 1 0 （2）试求下面的定积分。 SKIPIF 1 0 （3）试求下面方程的解。 SKIPIF 1 0 （4）求函数的最小值。 SKIPIF 1 0 （5）求函数的最大值。 SKIPIF 1 0 （6）已知系统的数学模型如下，求系统的特征值、固有频率和阻尼系数。 SKIPIF 1 0 （7）已知系统的传递函数如下，用MATLAB判断其稳定性，并给出不稳定极点。 SKIPIF 1 0 （8）已知离散系统的开环传递函数，判断单位负反馈系统的稳定性。 SKIPIF 1 0 （9）已知系统的状态方程，试用MATLAB判断其稳定性。 SKIPIF 1 0 （10）设系统的状态

53、方程如下，其平衡状态在坐标原点处，试用MATLAB判断系统的稳定性。 SKIPIF 1 0 （11）生成一个周期为5s，持续时间为30s，采样时间为0.1s的方波。（12）已知系统的开环传递函数如下，试求该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线和最大超调量。 SKIPIF 1 0 （13）已知典型二阶系统的传递函数如下所示，其中n=6,求当 =0.1,0.2,0.707,1.0,2.0时系统的单位阶跃响应曲线。 SKIPIF 1 0 （14）已知双输入单输出线性定常系统的状态空间模型如下，绘制其单位阶跃响应曲线。 SKIPIF 1 0 （15）已知线性定常离散系统的脉冲传递函数模型，绘制其单位阶跃响

54、应曲线。 SKIPIF 1 0 （16）已知两个系统的传递函数分别表示如下，绘制其单位脉冲响应曲线。 SKIPIF 1 0 （17）已知线性定常系统的状态空间模型和初始条件分别表示如下，绘制其零输入响应曲线。 SKIPIF 1 0 （18）已知两个系统的传递函数分别表示如下，绘制其在指定方波信号作用下的时间响应曲线。 SKIPIF 1 0 （19）已知连续系统的传递函数如下所示，求：1，该系统的零点、极点和增益；2，绘制出零极点图，判断系统的稳定性。 SKIPIF 1 0 （20）已知某负反馈系统的开环传递函数如下，试绘制根轨迹，并分析系统稳定的K值范围。 SKIPIF 1 0 （21）已知线

55、性定常系统的传递函数分别表示如下，绘制其bode图。 SKIPIF 1 0 （22）线性系统的传递函数如下，计算其稳定裕度及相应的穿越频率和截至频率。 SKIPIF 1 0 （23）已知线性定常系统的传递函数分别表示如下，绘制其对数幅频特性曲线。 SKIPIF 1 0 （24）已知线性定常系统的传递函数分别表示如下，绘制其对数幅频渐近线。 SKIPIF 1 0 （25）已知线性定常系统的开环传递函数表示如下，计算其稳定裕度。 SKIPIF 1 0 （26）已知二阶系统的传递函数表示如下，绘制其Nyquist曲线。 SKIPIF 1 0 （27）已知传递函数表示如下，绘制其nichols曲线。

56、SKIPIF 1 0 （28）线性定常系统的状态方程如下，判定系统的可控性。 SKIPIF 1 0 （29）线性定常系统的状态方程如下，判定系统的可观性。 SKIPIF 1 0 （30）已知系统的传递函数如下，求频率为0.110间的频率响应。 SKIPIF 1 0 （31）已知系统的开环传递函数如下，采用精确法和近似法分别计算系统的频率响应。 SKIPIF 1 0);n1=length(ii);if(n10) disp(The Unstable Poles are:); disp(p(ii);else disp(System is Stable);end（8）num0=5 4 1 0.6 -3

57、 0.5;den0=1 0 0 0 0 0;numc,denc=cloop(num0,den0);r=roots(denc);ii=find(abs(r)1);n1=length(ii);if(n10) disp(The Unstable Poles are:int2str(n1);else disp(System is Stable);end（9）A=2.25 -5 -1.25 -0.5;2.25 -4.25 -1.25 -0.25;0.25 -0.5 -1.25 -1;1.25 -1.75 -0.25 -0.75;P=poly(A);r=roots(P);ii=find(real(r)0)

58、;n=length(ii);if(n0) disp(System is unstable);else disp(System is Stable);end（10）A=0 1;-1 -1;Q=eye(size(A);P=lyap(A,Q);i1=find(P(1,1)0);n1=length(i1);i2=find(det(P)0);n2=length(i2);if(n10&n20) disp(P0正定，系统在原点处的平衡状态是渐进稳定的);else disp(System is UnStable);end（11）u,t=gensig(square,5,30,0.1);plot(t,u)axis

59、(0,30,-0.5,1.5)（12）num0=20;den0=1 8 36 40 0;numc,denc=cloop(num0,den0);t=0:0.1:10;y,x,t=step(numc,denc,t);plot(t,y)M=(max(y)-1)/1)*100;disp(最大超调量M=num2str(M)%)（13）wn=6;kosi=0.1,0.2,0.707,1.0,2.0;hold on;for kos=kosi num=wn.2; den=1,2*kos*wn,wn.2; step(num,den)end（14）a=-0.5572,0.7814;0.7814,0;b=1,-1;

60、0,2;c=1.9691,6.4493;d=0,0;sys=ss(a,b,c,d);step(sys)（15）num=2,-3.4,1.5;den=1,-1.6,0.8;dstep(num,den)figuredstep(num,den,160)（16）G1=tf(1,2,4,1,10,5,4);G2=tf(3,2,2,7,2);impulse(G1,ro,G2,b*)（17）a=-0.5572,-0.7814;0.7814,0;b=0;0;c=1.9691,6.4493;d=0;x0=1;0;sys=ss(a,b,c,d);initial(sys,x0)（18）u,t=gensig(squa