计算机仿真实验

《计算机控制技术及仿真》实验指导姓名：谭富强学号：200810601117班级：电子一班攀枝范学院机电工程学院二00•算十月实验一 MatIab环境语法及数学运算(验证性实验)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、基本运算方法；3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制。二、实验仪器与软件PC机 1台MATLAB6.X环境三、实验原理MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口(TheCommandWindow)、nr文件编辑窗口(TheEditWindow)和图形窗口(TheFigureWindow),而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。.命令窗口(TheCommandWindow)当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“〉＞”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以”.m”为后缀，所以称为m-文件。.nr文件编辑窗口(TheEditWindow)我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。四、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=[l2;34];B=[55;78];求A'2*BZ=105 115229 251（2）矩阵除法已知A=[l23;456;789];B=[l00;020;003];A\B,A/BC=1.0e+016*-0.45041.8014-1.35110.9007-3.60292.7022-0.45041.8014-1.3511D=1.00001.00001.00004.00002.50002.00007.00004.00003.0000(3)矩阵的转置及共规转置已知A=[5+i,2-i,l;6*i,4,9-i];求A.',A'C=5.0000+1.0000i0+6.0000i2.0000-1.0000i4.00001.00009.0000-l.OOOOiD=5.0000-1.0000io-6.0000i2.0000+1.0000i4.00001.00009.0000+1.0000i(4)使用冒号选出指定元素已知:A=[l23;456;789];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2,3行的元素;A=[l23;456;789]B=A(1:2,3)C=A(2:3,:)A=TOC\o"1-5"\h\z1 2 34 5 67 8 9C=4 5 67 8 9(5)方括号口用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列A=magic(4)B=A(:,1：3)A=TOC\o"1-5"\h\z16 2 3 135 11 10 89 7 6 124 14 15 1B=16 2 35 11 109 7 64 14 153、多项式(1)求多项式p(x)=x3+2x+4的根p=[l024]x=roots(p)10 2 40.5898+1.7445i0.5898-1.7445i-1.1795(2)已知A=[1.2350.9;51.756;3901;1234],求矩阵A的特征多项式；p=0000 -6.9000-77.2600-86.1300604.5500求特征多项式中未知数为20时的值；A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]p=poly(A)y=polyval(p,20)A工1.20003.00005.00000.90005.00001.70005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000P=1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.5500y=7.2778e+004把矩阵A作为未知数代入到多项式中；A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]p=poly(A)y=polyval(p,A)A=1.20003.00005.00000.90005.00001.70005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000

4、1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.55001.0e+003dk0.3801-0.45454、1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.55001.0e+003dk0.3801-0.4545-1.99510.4601-1.99510.2093-1.9951-2.8880-0.4545-4.89780.60460.43530.43530.0840-0.4545-1.1617基本绘图命令(1)绘制余弦曲线y=cos(t),te[0,2n](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),te[0,2n]

0.85、基本绘图控制t绘制［0,4n］区间上的xl=10sint曲线，并要求：(1)线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号;t=0:0.2:4*pix=10*sin(t)plot(t,x,'+-.r)

(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；五、实验要求利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验过程和实验步骤和结果写在报告中。实验二 MATLAB数值运算与绘图（验证性实验）一、实验目的1.熟悉Matlab中各类数据，尤其是矩阵的定义、赋值和运用。了解Matlab的矩阵分析函数以及求线性方程组的数值解；熟悉多项式运算函数、数值插值。二、实验仪器与软件PC机 1台MATLAB6.X环境三、实验原理.创建矩阵的方法a.直接输入法规则：矩阵元素必须用［］括住；矩阵元素必须用逗号或空格分隔；在［］内矩阵的行与行之间必须用分号分隔。逗号和分号的作用：逗号和分号可作为指令间的分隔符，matlab允许多条语句在同一行出现。分号如果出现在指令后，屏幕上将不显示结果。b.用matlab函数创建矩阵：空阵［ ］—matlab允许输入空阵，当一项操作无结果时，返回空阵;rand随机矩阵;eye单位矩阵;zeros全部元素都为0的矩阵;ones——全部元素都为1的矩阵c.矩阵的修改:可用T键找到所要修改的矩阵，用一键移动到要修改的矩阵元素上即可修改；指令修改：可以用A（*,*）=*来修改。.矩阵运算a.矩阵加、减（+,一）运算规则：（1）相加、减的两矩阵必须有相同的行和列两矩阵对应元素相加减。（2）允许参与运算的两矩阵之一是标量。标量与矩阵的所有元素分别进行加减操作。b.矩阵乘（.*,./,.\）运算规则：A矩阵的列数必须等于B矩阵的行数标量可与任何矩阵相乘。c.矩阵乘方 a'n,a"p,p'aa-p——a自乘p次累，对于p的其它值,计算将涉及特征值和特征向量，如果p是矩阵，a是标量,a~p使用特征值和特征向量自乘到p次事；如a,p都是矩阵，a~p则无意义。d.多项式运算matlab语言把多项式表达成一个行向量，该向量中的元素是按多项式降累排列的。f（x）=anxn+an-1xn-1+ +loaO可用行向量p=［anan-1 al+a0］表示;poly 产生特征多项式系数向量e.代数方程组求解matlab中有两种除运算左除和右除。四、实验内容1.输入下列向量（矩阵）»g=[1234]；h=[4321]；g=[1234]h=[4321]g=12 3 4h=4 3 2 12.分别执行以下数组点运算»si=g+h,s2=g.*h,s3=g.~h,s4=g.~2,s5=2/hg=[1234]h=[4321]si=g+h=g.*h=g.h=g.'2=2.hsi=TOC\o"1-5"\h\z5 5 5 5s2=4 6 6 4s3=18 9 4s4=1 4 9 16s5=16 8 4 23.输入下列特殊矩阵

〉〉A=[]〉〉A=eye(10)〉〉A=ones(5,10)»A=rand(10,15)»A=randn(5,10)»A=zeros(5,10)A=1000000000010000000000]00000000001000000000010000000000100000000001000000000010000000000100000000001A=111111111111i111111111I111111111I111111111I1111111A=Columns1through130.4514 0.6085 0.0841 0.12100.23190.43980.93420.1370 0.4225 0.2974 0.3759 0.19390.62730.0439 0.0158 0.4544 0.45080.23930.34000.26440.8188 0.8560 0.0492 0.0099 0.90480.69910.0272 0.0164 0.4418 0.71590.04980.31420.16030.4302 0.4902 0.6932 0.4199 0.56920.3972

0.3127 0.1901 0.3533 0.8928 0.07840.36510.87290.8903 0.8159 0.6501 0.7537 0.6318 0.41360.0129 0.5869 0.1536 0.2731 0.64080.39320.23790.7349 0.4608 0.9830 0.7939 0.2344 0.65520.3840 0.0576 0.6756 0.2548 0.19090.59150.64580.6873 0.4574 0.5527 0.9200 0.5488 0.83760.6831 0.3676 0.6992 0.8656 0.84390.11970.96690.3461 0.4507 0.4001 0.8447 0.9316 0.37160.0928 0.6315 0.7275 0.2324 0.17390.03810.66490.1660 0.4122 0.1988 0.3678 0.3352 0.42530.0353 0.7176 0.4784 0.8049 0.17080.45860.87040.1556 0.9016 0.6252 0.6208 0.6555 0.59470.6124 0.6927 0.5548 0.9084 0.99430.86990.00990.1911 0.0056 0.7334 0.7313 0.3919 0.5657Columns14through150.7165 0.11460.5113 0.66490.7764 0.36540.4893 0.14000.1859 0.56680.7006 0.82300.9827 0.67390.8066 0.99940.7036 0.96160.4850 0.0589A=-1.0106 -0.6436 0.00000.89560.5689-0.23400.62320.2379 0.3899 -0.94990.6145 0.3803 -0.3179-1.0078 0.0880 0.78120.7310-0.25560.11840.79900.5077 -1.0091 1.0950-0.7420 -0.6355 0.56900.5779-0.37750.31480.94091.6924 -0.0195 -1.87401.0823 -0.5596 -0.82170.0403-0.29591.4435-0.99210.5913 -0.0482 0.4282-0.1315 0.4437 -0.26560.6771-1.4751-0.35100.2120

0 00 000 0 0000 00 000 0 0000 00 000 0 0000 00 000 0 0000 0 0 04.输入下列矩阵及矩阵函数»A=[20-1;132];>M=A*B>det_B=det(B)>rank_A=rank(A)>inv_B=inv(B)0B=[l%%%%0 0 0 07-1;423;201];矩阵A与B按矩阵运算相乘矩阵A的行列式矩阵A的秩矩阵B的逆矩阵0»[v,D]=»X=A/B»Y=B\Aeig(B) %矩阵B的特征值矩阵V与特征向量构成的矩阵D%A/B=A*B-1,即XB=A,求X%B\A=B-1+A,即BY=A,求YM=0 14 -317 13 10det_B=20rankA=2-0.70940.74440.7444-0.6675-0.3599+0.0218i-0.3599-0.0218i-0.2263-0.5587-0.0607i-0.5587+0.0607iD=7.2680000-1.6340+0.2861i000-1.6340-0.2861i

0.4000 -1.4000 3.60000.0000 1.5000 -2.50005.多项式运算»p=[l20-56] %»rr=roots(p) %»pp=poly(rr) %»s=[00123] »p=[l20-56] %»rr=roots(p) %»pp=poly(rr) %»s=[00123] %»c=conv(p,s) %>>d=polyder(p) %»x=-l:0.1:2;»y=polyval(p,x) %求多项式p的根由根的列向量求多项式系数表示多项式s(x)=X：+2x+3多项式乘积多项式微分计算多项式的值p=[l20-56]rr=roots(p)pp=poly(rr)s=[00123]c=conv(p,s)d=polyder(p)x=-l:0.1:2;y=polyval(p,x)120-56rr=-1.8647+1.35841-1.8647-1.3584i0.8647+0.6161i0.8647-0.6161iPP=1.00002.00000.00001.00002.00000.0000 -5.0000 6.00000 0 12 30 0 1 4 7 1 -4 -3 18d=4 6 0 -5Columns1through1310.0000 9.6981 9.3856 9.0541 8.6976 8.3125 7.89767.4541 6.9856 6.4981 6.0000 5.5021 5.0176Columns14through264.5621 4.1536 3.8125 3.5616 3.4261 3.4336 3.61414.0000 4.6261 5.5296 6.7501 8.3296 10.3125Columns27through3112.7456 15.6781 19.1616 23.2501 28.0000»1.0000 2.0000 0.0000 -5.0000 6.0000s=0 0 12 3c=0 0 1 4 7 1 -4 -3 18

Columns1through137.89763.614110.0000 9.6981 9.3856 9.0541 8.6976 8.31257.89763.61417.4541 6.9856 6.4981 6.0000 5.5021 5.0176Columns14through264.5621 4.1536 3.8125 3.5616 3.4261 3.43364.0000 4.6261 5.5296 6.7501 8.3296 10.3125Columns27through3112.7456 15.6781 19.1616 23.2501 28.0000??? 1.0000 2.0000 0.0000 -5.0000 6.0000IError:Missingoperator,comma,orsemicolon.»P=120-56rr=-1.8647+1.3584i-1.8647-1.3584i0.8647+0.6161i0.8647-0.6161iPP=1.0000 2.0000 0.0000 -5.0000 6.0000s=0 0 1 4 7 1 -4 -3 18d=4 6 0 -5y=Columns1through1310.0000 9.6981 9.3856 9.0541 8.6976 8.3125 7.89767.4541 6.9856 6.4981 6.0000 5.5021 5.0176Columns14through264.5621 4.1536 3.8125 3.5616 3.4261 3.4336 3.61414.0000 4.6261 5.5296 6.7501 8.3296 10.3125Columns27through3112.7456 15.6781 19.1616 23.2501 28.00006.有理多项式：G(s)=10(s6.有理多项式：G(s)=(5+1)(/+$+3)»n=conv([10],[13])»d=conv([l1],[113])»[r,p,k]二residue(n,d)»pl=[l-p(l)],p2=[l-p2] %p2(s)=s-p(2)»den=conv(pl,p2)»num=conv(rl,p2)+conv(r2,pl)〉〉[num,den]=residue(r,p,k)n=conv([10],[13])d=conv([l1],[113])[r,p,k]=residue(n,d)pl=[l-p(l)]p2=[l-p(2)]den=conv(pl,p2)num=conv(r,p2)+conv(r,pl)%定义分子多项式%定义分母多项式%进行部分分式展开定义两个极点多项式pl(s)=s-p(l),%求分母多项式den=pl(s)*p2(s)%求分子多项式%根据r,p,k的值求有理多项[num,den]=residue(r,p,k)n=10 30d=12 4 3r=-3.3333-4.0202i-3.3333+4.0202i6.6667p=0.5000+1.6583i0.5000-1.6583i1.0000k=[]pl=1.5000-1.6583ip2=1.5000+1.6583iden=???Undefinedfunctionorvariable'ri'.Errorin==>C:\MATLAB6p5\work\Untitled3.mOnline7==>num=conv(rl,p2)+conv(r2,pl)%求分子多项式»n=10 30d=12 4 3-3.3333-4.0202i-3.3333+4.0202i6.6667P=-0.5000+1.6583i-0.5000-1.6583i-1.0000k=[]pl=1.5000-1.6583ip2=denden5.0000num=-10.0000-12.0605i-10.0000+12.0605i20.0000num0.0000 10.0000 30.0000den=1.0000 2.0000 4.0000 3.00007.函数插值运算(1)线形样条插值〉〉x=0:10»y=sin(x)»x0=[3.44.76.58.2]»yO=interpl(x,y,xO) %线形插值»xl=0:0.1:10»yl=sin(xl)>>plot(xl,yl,'r:',x,y,'b*',xO,yO,'g.') %插值比较0 120 12 3 45 6 7 8 9 10y=Columns1through90.1411 -0.7568 -0.9589 -0.27940 0.0.1411 -0.7568 -0.9589 -0.27940.6570 0.9894Columns10through11

0.4121 -0.5440xO=4000700040007000 6.5000 8.2000yO=-0.2180 -0.8983-0.2180 -0.89830.1888 0.8739xl=Columns1through90 0.10000.7000 0.80000.20000.30000.40000.50000.6000Columns10through180.9000 1.00001.6000 1.70001.10001.20001.30001.40001.5000Columns19through278000 1.90005000 2.60002.00002.10002.20002.30002.4000Columns28through367000 2.80004000 3.50002.90003.00003.10003.20003.3000Columns37through456000 3.70003000 4.40003.80003.90004.00004.10004.2000Columns46through544.5000 4.60004.70004.80004.90005.00005.10005.2000 5.30005.4000 5.50005.60005.70005.80005.90006.00006.1000 6.2000Columns64through726.3000 6.40006.50006.60006.70006.80006.90007.0000 7.1000Columns73through817.2000 7.30007.40007.50007.60007.70007.80007.9000 8.0000Columns82through908.1000 8.20008.30008.40008.50008.60008.70008.8000 8.9000Columns91through999.0000 9.10009.20009.30009.40009.50009.60009.7000 9.8000Columns100through1019.9000 10.0000yi=Columns1through90 0.09980.19870.29550.38940.47940.56460.6442 0.7174Columns10through180.7833 0.84150.89120.93200.96360.98540.99750.9996 0.99170.9738 0.94630.90930.86320.80850.74570.67550.5985 0.5155Columns28through360.4274 0.33500.23920.14110.0416-0.0584-0.1577-0.2555 -0.3508Columns37through45-0.4425 -0.5298-0.6119-0.6878-0.7568-0.8183-0.8716-0.9162 -0.9516Columns46through54-0.9775 -0.9937-0.9999-0.9962-0.9825-0.9589-0.9258-0.8835 -0.8323Columns55through63-0.7728 -0.7055-0.6313-0.5507-0.4646-0.3739-0.2794-0.1822 -0.0831Columns64through720.0168 0.11650.21510.31150.40480.49410.57840.6570 0.7290Columns73through810.7937 0.85040.89870.93800.96790.98820.99850.9989 0.9894Columns82through900.9699 0.94070.90220.85460.79850.73440.66300.5849 0.5010Columns91through990.4121 0.31910.22290.12450.0248-0.0752-0.1743-0.2718 -0.3665

-0.4575 -0.544001 23 45 67 8910y=Columns1through800.65700.84150.90930.1411-0.7568-0.9589-0.2794Columns9through110.98940.4121-0.5440xO=3.40004.70006.50008.2000y0=-0.2180-0.89830.18880.8739xl=Columns1through800.70000.10000.20000.30000.40000.50000.6000Columns9through160.80001.50000.90001.00001.10001.20001.30001.4000

1.60002.30001.70001.80001.90002.00002.10002.2000Columns25through322.40003.10002.50002.60002.70002.80002.90003.0000Columns33through403.20003.90003.30003.40003.50003.60003.70003.8000Columns41through484.00004.70004.10004.20004.30004.40004.50004.6000Columns49through564.80005.50004.90005.00005.10005.20005.30005.4000Columns57through645.60006.30005.70005.80005.90006.00006.10006.2000Columns65through726.40007.10006.50006.60006.70006.80006.90007.0000Columns73through807.20007.90007.30007.40007.50007.60007.70007.8000Columns81through888.00008.70008.10008.20008.30008.40008.50008.60008.80008.90009.00009.10009.20009.30009.40009.5000Columns97through1019.60009.70009.80009.900010.0000yi=Columns1through800.09980.19870.29550.38940.47940.56460.6442Columns9through160.71740.78330.84150.89120.93200.96360.98540.9975Columns17through240.99960.99170.97380.94630.90930.86320.80850.7457Columns25through320.67550.59850.51550.42740.33500.23920.14110.0416Columns33through40-0.0584-0.1577-0.2555-0.3508-0.4425-0.5298-0.6119-0.6878Columns41through48-0.7568-0.8183-0.8716-0.9162-0.9516-0.9775-0.9937-0.9999-0.9962-0.9825-0.9589-0.9258-0.8835-0.8323-0.7728-0.7055Columns57through64-0.6313-0.5507-0.4646-0.3739-0.2794-0.1822-0.08310.0168Columns65through720.11650.21510.31150.40480.49410.57840.65700.7290Columns73through800.79370.85040.89870.93800.96790.98820.99850.9989Columns81through880.98940.96990.94070.90220.85460.79850.73440.6630Columns89through960.58490.50100.41210.31910.22290.12450.0248-0.0752Columns97through101-0.1743 -0.2718 -0.3665 -0.4575 -0.5440五、实验要求利用所学知识，完成上述1至7项实验内容，并将实验结果写在实验报告上。六、实验思考题.矩阵建立与有哪几种方法？a、简单矩阵的输入b、利用语句或函数产生矩阵.矩阵的加、减、乘、除运算规则是什么？只有同阶矩阵方可进行加减运算，当两个矩阵中前一矩阵和后一矩阵的行数相同时，可以进行乘法运算，矩阵的除法有两种运算符“\”和“/”，分别表示左除和右除。一般地讲，x=A\B是A*x=B地解，x=B/A是x*A=B地解。实验三Matlab基本编程方法（设计性实验）一、实验目的、掌握Matlab软件使用的基本方法；、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验仪器与软件PC机 1台MATLAB6.X环境三、实验原理根据MATLAB基本数值计算、数据分析和图形函数的功能，按程序设计数学要求完成对象计算的MATLAB程序。四、实验内容1、编写命令文件：计算l+2+-+n<2000时的最大n值；mysum=l;form=l:2000mysum=mysum+m;if（mysum>2000）break;endendmm=632、编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的。到15次嘉的和。mysum=20;fori=l:15mysum=mysum+2i;endmysummysum=65535mysum=20;i=l；while（i<=15）mysum=mysum+2i;i=i+l;endmysummysum=655353、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。ikey=0;while（ikey==0）si二input（'若给x赋值请输入[y/n]?','s'）;if（sl==，y*|sl==，Y，）ikey=l;x=lelseif（sl==，n*|sl==，N*）ikey=l;x=0,endbreakendend若给X赋值请输入[y/n]?yx=y1若给x赋值请输入[y/n]?nx=n0五、实验要求利用所学知识,完成上述3项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。六、实验思考题.用FOR和WHILE语句有何要求？For语句的基本命令格式为For循环变量=表达式1：表达式3：表达式2循环语句组EndWhile语句的基本命令格式为While（条件式）循环体条件组End.用户数据的输入有那儿种函数？1匿名函数2主函数与子函数3私有函数4嵌套函数5矩阵输入实验四 控制系统仿真（一）（综合性实验）一、实验目的1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析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、实验仪器与软件PC机 1台MATLAB6.X环境三、实验原理根据Matlab控制系统常用函数编写出仿真软件，也可以根据SIMULINK完成实验。四、实验内容1、时域分析（1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量，绘制系统的单位脉冲响应、零输入响应曲线。G(s)=5G(s)=5(52+5s+6)53+652+1()5+8numO=[52530];den0=[l6108];[num,den]=cloop(numO,denO);t=0:0.1:10;[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y)M=((max(y)-1)/1)*100;disp(['最大超调量M='num2str(M)'%'])最大超调量M=T7.1075%单位阶跃响应曲线

0.90.1- -Q 1 1 1111111 0123456789 10单位脉冲响应曲线num0=[52530];den0=[l6108];[num,den]=cloop(numO,denO);t=0:0.1:10;[y,x,t]=impulse(num,den,t);plot(t,y)4TOC\o"1-5"\h\zJi i 1 । 1 । i i i-o1 2 34 567 89 10(2)典型二阶系统传递函数为： 2Gp)=,:——7-S+2血5+%当U=0.7,3n取2、4、6、8、10、12的单位阶跃响应。w=[2:2:12];zeta=0.7;figure(l);holdonforwn二wnum=wn2;den=[l,2*zeta*wn,wn.2];step(num,den)endtitle(*StepRespone));holdoff1.40.4-；1.40.4-；lj/ / -[I/j /StepResponeTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"0.2 1/ _Q ] I 1 1 I I I 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Time(sec)(3)典型二阶系统传递函数为： ，Q($)=-,一屋; rs+2血$+叫当3n=6/取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的单位阶跃响应。wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0,1.5,2.0];figure(1);holdonfork=zeta;num=wn2;den=[1,2*k*wn,wn.2];step(num,den);endtitle(，StepResponse');holdoffo0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5Time(sec)StepResponse86Go.9PWQ.与42

o.o.2、频域分析(1)典型二阶系统传递函数为： 口2G,(s)=、——rs-+2^cos+a)~当4=0.7,an取2、4、6、8、10、12的伯德图w=logspace(0,1);figure(1);num=[2*2:2"2:12"2];fork=wnden=[l,1.4*k,k2];bode(num,den,w);holdonendgrid;title。Bodeplot');holdoff

Bodeplot10° 101Frequency(rad/sec)(2)典型二阶系统传递函数为： 2G(s)=2” FS+ +CDn当3n=6,U取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0.1.5、2.0的伯德图。w=logspace(0,1);a=[0.2:0.2:1.0,1.5,2.0];figure(1);num=36;fork=aden=[l,12*k,36];bode(num,den,w);holdonendgrid;title。Bodeplot*);holdoffFrequency(rad/sec)3、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，并分析系统稳定的K值范围。G(s)H(s)=G(s)H(s)=S(S+1)(5+2)num=1;den=conv([1,0],conv([l,1],[1,2]));rlocus(num,den),[K,poles]=rlocfind(num,den)selected_point=0-1.4037iK=5.9115poles:-2.9919-0.0040+1.4056i-0.0040-1.4056iRootLocusRealAxisRealAxis由此可见，根轨迹与虚轴交点处增益K=6,这说明当K<6时系统稳定；当K>6时，系统不稳定。五、实验要求利用所学知识,完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。如果有图，则将图画在实验报告上。六、实验思考题.二维图形函数有何要求？答1注意函数图形中要求的线形2对图形加上各种标注和注解3明确各种函数的使用方法和在表示方法。.如果要求实验中所用数据由用户从键盘输入，根据如何编写？答：%1用input函数输入%2用keybod函数输入%3用menu菜单调入实验五控制系统仿真（二）（综合性实验）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3、掌握如何使用Matlab进行离散系统分析二、实验仪器与软件PC机 1台MATLAB6.X环境三、实验原理根据Matlab控制系统常用函数编写出仿真软件，也可以根据SIMULINK完成实验。四、实验内容1、系统稳定性分析(1)代数法稳定性判据：(用求分母多项式的根和routh函数两种方法)已知系统的开环传递函数为：G")=100—s(s+1)(5+20)试对系统闭环判别其稳定性。num=[100200];den=conv([100,0],conv([100,100],[100,2000]));[z,p]=tf2zp(num,den);ii=find(real(p)>0);nl=length(ii);if(nl>0)disp(，TheUnstablePolesare:');disp(p(ii));elsedisp(,SystemisStable,);endSystemisStable(2)根轨迹法判断系统稳定性：已知一个单位负反馈系统开环传递函数为：i， ($+3)G(s)=k ； s(s+5)(5+6)(s,+25+2)试在系统的闭环根轨迹图上选择一点，求出该点的增益及其系统的闭环极点位置，并判断在该点系统闭环的稳定性。num=[13];den=[l135582600];rlocus(num,den),[K,poles]=rlocfind(num,den)Selectapointinthegraphicswindowselected_point=-0.0332-0.0932i

1.9104poles=-5.5448+1.0925i-5.5448-1.0925i-0.9019+0.9330i-0.9019-0.9330i-0.1066-10-12 -10 -8 -6 -4 -2-10-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8RealAxis10864RootLocusw-x<mE-由图可得增益K=33,当K<33时系统稳定；当K>33时，系统不稳定，所以该点系统稳定。Bode图法判断系统稳定性：已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为：G|(s)=2.7

G|(s)=2.7

s'+5s1+4s。(s)2.7s'+5s2-4s用Bode图法判断系统闭环的稳定性。2、系统能控性、能观性分析已知连续系统的传递函数模型：当a分别取一G(s)=-—— 1,0,+1时，判别系统的能控性?+IOr+275+18

与能观性fora=[-l:1]anum=[l,a];den=[l102718];n=3;[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);Wc=gram(A,B);Wo=gram(A',C');if(rank(Wc)==n)if(rank(Wo)==n)dispf系统既能控又能观测‘)elsedisp('系统能控，但不能观测’)endelseif(rank(Wo)==n)disp('系统能观测,但不能控')elsedisp('系统不能控，也不能观测')endendend-1系统既能控又能观测0系统既能控乂能观测a=1系统能控，但不能观测递函数：范围，绘制出系统的频率响应曲和Nyquist递函数：范围，绘制出系统的频率响应曲和Nyquist图，并求出幅值裕度自动选择频率 'I+3z-1+3z-2+2z-3线，包括Bode图和相角裕度。五、实验要求利用所学知识,完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。

如果有图，则将图画在实验报告上。六、实验思考题Bode图函数在编程中有何要求？答：系统的伯德图就是是幅值|G(jw)|与相位/G(jw)分别对角频率w进行绘图。实验六SIMULINK仿真(设计性实验)一、实验目的学习使用SIMULINK进行系统仿真的方法二、实验仪器与软件PC机 1台MATLAB6.X环境三、实验原理1、Simulink的基本操作(1)运行Simulink(2)常用的标准模块(3)模块的操作2、系统仿真及参数设置(1)算法设置(Solver)(2)工作空间设置(WorkspaceI/O)四、实验内容构图如下(1)已知系统结构图如下图.含饱和非线性环节系统方框图简介已知输入为信号电平从1〜6,非线性环节的上下限为±1,取步长h=0.1,仿真时间为10秒，试绘制系统的响应曲线。

8PID控制系统的结构如图所示，试设计串联补偿器，使系统速度稳态误差小于10%,相角裕量PM=45o,并对系统进行仿真。

五、实验要求利用所学知识，熟悉实验内容中1到2的相应内容，建立个实验内容所需的仿真结构模块，给出各模块参数设置要求，并写在预习报告上。实验七 SIMULINK仿真实验26-2：假设某一系统如图所示的四个典型环节组成，试利用SIMULINK求输出量丫的动态响应15ieoffset:015ieoffset:06-3：已知非线性系统如图所示，试利用SIMULINK求输出量丫的动态 响 应6-4已知采样结构如图所示，试利用simulink求系统的输出响应。6-5：已知非线性系统如图所示，试利用simulink分析非线性环节的C值与输出副值对系统输出性能的影响。实验八 控制系统的计算机辅助设计（设计性实验）一、实验目的1、了解电力电子电路在MATLAB/SIMULINK下的建模方法。2、了解电力电子电路在MATLAB/SIMULINK下的仿真方法。3、掌握电力电子电路在MATLAB/SIMULINK下的模块参数的设置要求。8-1：已知一单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=200/s(0.ls+1),试利用MATLAB设计一较正装置，使系统象角裕量大于等于45,剪切频率大于等于50s、lw=50phase=40num=200den=conv([l0],[0.11])[Gm,Pm]=bode