2023年MATLAB实验报告汇总

实验一MＡTLAB环境的熟悉与基本运算一、实验目的及规定1．熟悉MATLＡＢ的开发环境;２．掌握MATLAB的一些常用命令;3.掌握矩阵、变量、表达式的输入方法及各种基本运算。二、实验内容1.熟悉MATLAB的开发环境：①MＡTLAＢ的各种窗口:命令窗口、命令历史窗口、工作空间窗口、当前程径窗口。②途径的设立：建立自己的文献夹,加入到MATLAB途径中,并保存。设立当前程径，以方便文献管理。2.学习使用ｃｌｃ、ｃleaｒ,了解其功能和作用。３.矩阵运算：已知:Ａ=[12;34]；B＝[５5;7８]；求:A*B、A.*B，并比较结果。4.使用冒号选出指定元素:已知:A＝[123;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;5.在MAＴLAB的命令窗口计算:１)２)6．关系及逻辑运算１)已知:a＝[5：1:15];ｂ=[128８71０1211131４1５]，求：y＝a＝＝b，并分析结果2)已知:Ｘ＝[01;１0];Ｙ=［00;１0],求:ｘ＆y+x>y,并分析结果7.文献操作1)将0到1000的所有整数,写入到D盘下的ｄatａ.txt文献2)读入D盘下的ｄata．txt文献，并赋给变量num８.符号运算1)对表达式ｆ=ｘ３-1

进行因式分解2)对表达式f=（2x２*(x+3）－10）*t,分别将自变量ｘ和ｔ的同类项合并3)求三、实验报告规定完毕实验内容的3、4、5、6、7、8，写出相应的程序、结果ﻬ实验二ＭAＴLAＢ语言的程序设计一、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、函数文献的编写和设计4、了解和熟悉变量传递和赋值二、实验内容1．编写程序,计算1+3＋5+7+…＋(２n+１）的值（用inｐut语句输入n值)。2．编写分段函数的函数文献，存放于文献ff.m中,并求，,的值。3.用fｏr循环语句实现编写一个求ｎ阶乘的函数文献1、函数文献设计：设计一个函数文献实现一个阶乘运算，并设计程序调用该函数。为保证函数的通用性，当输入负数或小数时,显示犯错提醒：diｓp('Ｉnｐutpａraｍetermustbeaｐoｓiｔiveiｎtegｅr!＇)提醒：ｆix（x)对零方向取整数ceiｌ（ｘ)对+方向取整数round(x）四舍五入取整数4．找到一个n!>1０１00的值（运用上题的n阶乘函数文献）5．已知一维数组A=[2,４,５,8,1０]、B=[4，9,6，7,４]，用fｏr循环语句实现，求和函数可用suｍ()６．编写验证魔方矩阵的函数文献，输出规定如下：（1)假如输入矩阵的维数小于3,输出显示’errｏr’（2）假如输入矩阵的不是方阵,输出显示’ｔheｓiｚeoｆmatrixＸmusｔｂeN-by－Nmatｒｉｘ’(3)显示行、列和及其对角线求和后的值,并判断其和是否相同。若不同,显示‘No’，相同显示‘Ｙes’。三、实验报告规定在M文献编辑器中,编写程序代码并调试ﻬ实验三ＭATLAB的图形绘制一、实验目的及规定：１.掌握MATLＡB绘图的基本方法,熟悉各种绘图函数的使用;2．掌握图形的修饰方法和标注方法;3.了解MAＴLAB中图形窗口的操作。二、实验内容：x=[－2π,2π]，y1=ｓinx、y2=cosx、ｙ3＝ｓin2x、y4=cos2x①用MATLAB语言分四个区域分别绘制的曲线，并且对图形标题及横纵坐标轴进行标注(如下图所示）。图2四分区绘制曲线②另建一个窗口,不分区,用不同颜色、线型绘出四条曲线，并标注图例注解。图3同一窗口绘制多条曲线③绘制三维曲线:三、实验报告规定：写出相应的的程序及上机结果。实验四控制系统的模型及其转换一、实验目的及规定1、掌握建立控制系统模型的函数及方法;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、已知两个传递函数分别为：①在ＭATLAB中分别用传递函数、零极点表达;②在MＡTLAB中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型;2、系统的模型为试建立系统的传递函数模型。３、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。4．控制系统模型的转换4.1将2的模型转换为零极点模型4.2将３的模型转换为传递函数模型三、实验报告规定写出程序及上机的结果。

实验五SIMULＩNK基本操作一、实验目的学会SIMUＬINK仿真基本操作二、实验内容1、打开ＳimｕlｉnkLibraryＢroｗser窗口，练习功能模块的基本操作。2、通过示波器观测１MＨｚ，幅度为15mV

的正弦波和１0０KHz，幅度为5mV

的正弦波相乘的结果。写

出数学表达式。通过使用三踪示波器同时观测1MHｚ、100ＫＨz

正弦波以及相乘的结果。注意设立仿真参

数和示波器的扫描参数和幅度显示参数。3、系统开环传递函数，求系统单位负反馈闭环单位阶跃响应曲线。４、学习构建SIMＵＬＩNＫ

子系统。构建一个子系统,使得它具有将输入信号ｍ(t)(如一个100Hz

的

正弦波)和一个常数C

相加后再和一个１０00Ｈz

的幅度为Ａ

的正弦波相乘的功能:ｙ(t)=Ａ（m(t)+C)

ｓin

(2*pｉ＊ｆ*t）

，其中f＝1000

Hz。保存为ｓ23.mｄl。用sim

指令在命令空间启动模型进行仿真：在Matlab

命令空间中用语

句对参数Ａ,

C,

f进行设立,并对采用命令ｏpｅn

打开,采用sim

指令进行仿真。请给出指令语句。三、实验报告规定写出程序及上机的结果。

实验六控制系统的时域分析实验目的运用MATLAB进行控制系统时域分析,涉及典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性;实验内容(一)稳定性1．系统传函为，试判断其稳定性。2.用Ｍatlaｂ求出的极点,判断稳定性。（二)阶跃响应典型二阶系统:规定：1)在Ｍａtlab环境下，编程绘制出当Wｎ=6，时,二阶系统的单位阶跃响应曲线并分析的变化对控制系统输出的影响;2）在Matlab环境下，编程绘制出，Wn=２、4、6、8、10、12时，系统的单位阶跃响应曲线并说明Wｎ的变化对系统输出有何影响。(三）系统动态特性分析3.1用编程方式求二阶系统阶跃响应的峰值时间，上升时间,调整时间,超调量。3.2(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，0．３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。(２）计算仿真结果的超调量、上升时间、峰值时间、稳态误差。实验报告规定：1)完毕上述各题2)分析零极点对系统性能的影响3)分析阻尼比、振荡频率Ｗｎ对系统阶跃响应的影响实验七控制系统的频域分析一、实验目的1.运用计算机作出开环系统的波特图2.观测记录控制系统的开环频率特性３.控制系统的开环频率特性分析二、实验内容:１、绘制典型二阶系统的Bode图规定：在Ｍatlab环境下，认为参变量,编程绘制该系统的对数频率特性曲线(Bode图)，并从Ｂodｅ图中找出二阶系统由于的变化对其Bode图有何影响?图形有哪些变化?图形与的相应关系(在图中相应的标注出来）2、某控制系统的开环传递函数为规定：在Ｍatｌaｂ环境下，编程绘制该系统的开环Ｂode图,并通过Boｄe图判断该闭环系统的稳定性。若闭环系统稳定,则从图中求出系统的幅值裕度Kｇ、相位裕度3、某控制系统的开环传递函数为:规定：1）绘制开环系统的nyｑuist图，并判断闭环系统的稳定性；求出系统的单位冲激响应；2）若给系统增长一个s=１的开环极点(ｐ＝2),绘制此时的ｎyｑuｉsｔ图,判别此时闭环系统的稳定性；并求出系统的单位冲激响应；3)若给系统增长一个开环极点p＝2的同时再增长一个开环零点z=0,绘制此时的nyquiｓt图，判别此时闭环系统的稳定性;并求出系统的单位冲激响应。三、实验报告规定:1）完毕上述各题2)分析幅值裕度Kg、相位裕度的物理意义。

实验八控制系统PＩＤ校正器设计法一、实验目的１、熟悉常规PID控制器的设计方法2、掌握PID参数的调节规律3、学习编写程序求系统的动态性能指标相关知识——临界比例度法（边界稳定法）用系统的等幅振荡曲线来整定控制器的参数。先测出系统处在闭环状态下对象的等幅振荡曲线,根据等幅振荡曲线定出一些能反映控制对象动态特性的参数，具体做法是将比例增益Ｋ(或比例度=1/K)调在比较小的位置上(相应为比较大位置上），逐渐增大Ｋ值(或逐渐减小)，直到出现等幅振荡曲线,此时的比例增益为Ｋm,称为临界比例增益，称为临界比例度。从振荡曲线上读出临界周期Tｍ。根据得到的Kｍ（或）、Tm两个参数，运用下表来计算控制器的控制参数。控制器类型控制器的控制参数比例增益Ｋp比例度积分时间Tｉ微分时间TｄP０.5Km20PI0.4５Km2．2Tｍ/1.20PIＤ0.6Km1．７０．5Tm0.125Tm三、实验内容１、在SIMＵLINK窗口建立如下页模型。2、设计ＰIＤ控制器，传递函数模型如下3、修改PID参数讨论参数对系统的影响４、运用临界比例度法(即:稳定边界法)对PID参数校正设计。参数KｍＴmKpＴiＴｄ数值0.681．9910.30６1.65925、根据PID参数对系统的影响,调节PIＤ参数实现系统的超调量小于1０%。参数KpＴｉTd数值6、通过程序求得系统的超调量、上升时间和调节时间（误差带选为5%)四、实验报告规定：写出程序及上机的结果，并对结果进行分析。实验一ＭATＬAB环境的熟悉与基本运算一、实验目的及规定1.熟悉ＭAＴＬAB的开发环境;2.掌握MＡTＬＡＢ的一些常用命令;3.掌握矩阵、变量、表达式的输入方法及各种基本运算。二、实验内容3.矩阵运算：已知:A＝[12;34]；Ｂ=［55;78]；求：A*Ｂ、A.*B，并比较结果。程序：A*BA.*B结果:192151０４３47２132结果分析：＊表达矩阵相乘,而．*表达矩阵的各元素相应相乘４.使用冒号选出指定元素:已知：A=[12３;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;程序：Ａ(1:2,3）Ａ(2:３,:）结果：34566７895.在ＭAＴＬAB的命令窗口计算:1) 2)程序：f=sin(2*pi)(89^（1／2)＋5５*0．４）/4.５结果：f=-２.4４９3ｅ－016aｎs＝6．9853６.关系及逻辑运算1）已知:ａ=[5：1：１5];ｂ=[1288710121１13１4１5]，求：y=a==b，并分析结果程序:y＝a＝=ｂ结果:ｙ=０0０1０1００111结果分析:2)已知:X＝[01;1０］；Ｙ=[00;10]，求:x&ｙ+x>y，并分析结果程序：X＆Y＋X>Y结果：011０结果分析：7.文献操作1)将0到１000的所有整数,写入到D盘下的data.ｔxt文献程序:ｘ＝[０：１:1０0０]结果:sａｖedaｔａ.ｔxtx－ａsciｉ–doublｅ2)读入D盘下的ｄata.ｔxt文献,并赋给变量num程序：num=ｌｏad(‘ｄaｔa．txt’)8.符号运算１)对表达式ｆ=x3－１

进行因式分解程序：syｍｓxｆ=ｘ^3-1factor(f)结果：ans=(x-1)*(x＾2+x+1)2)对表达式ｆ=（2x2*(ｘ＋3)-10)*t,分别将自变量x和t的同类项合并程序:syｍsxｔ>>f=(２＊（x^2）＊(x+３)-１０)*t;>>cｏllｅct（f,x)>>ｃolleｃt(f,ｔ）结果:ans=2*ｔ*x^3＋6*t*x^2-10＊tａns=（２*x＾2*（x+3）-10）*t3)求程序:sｙmｓｘz>>f＝x／(1+z)^３;＞>iｎｔ1=iｎt(ｆ,ｚ)结果：iｎt１=-x/(２*(z+1)^2)实验二MATLAB语言的程序设计一、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、函数文献的编写和设计4、了解和熟悉变量传递和赋值二、实验内容1.编写程序，计算1+3+５+7+…+(2n+1)的值(用iｎput语句输入n值）。程序:funcｔion[s]=WFＳSY21（x,n）%ＵNTITＬEＤ２Suｍmarｙofthｉｓfunctiｏｎgｏeｓhere％Detａiｌedexplanａtiｏngoｅshｅreｎ＝input('ｐleaseinpｕtｎ:'）;ｓ＝0forn＝0:1：nx=2*n+1;s＝s+ｘ;end结果：pｌｅaseｉnｐutn:5ｓ=3６2．编写分段函数的函数文献，存放于文献ff．m中,并求，,的值。程序：ｆｕｎction[y]=WFＳSY22（x)％ＵNＴＩTLED５Sｕmmａｒyｏftｈｉsfuncｔｉoｎgoesｈere%Ｄetaｉlｅdｅxplanatｉｏngoesｈerex＝input（'pｌｅａｓｅinｐuｔx:＇);ｙ=0;ｉfx<0y=0;elseifｘ<１ｙ=x；eｌseifｘ<=2y=２-x;ｅｌseｙ=0enｄ结果：pｌeasｅｉｎｐutx:-３anｓ＝0plｅaseiｎpｕｔｘ:２＾（1/2)ans=0.５８５8ｐleａｓeinpｕtｘ:iｎfy＝０ａns=０3．用fｏr循环语句实现编写一个求n阶乘的函数文献1、函数文献设计:设计一个函数文献实现一个阶乘运算,并设计程序调用该函数。为保证函数的通用性，当输入负数或小数时，显示犯错提醒：disp(＇Ｉｎputparametｅrmｕstbeａｐosiｔｉveinｔｅger!'）提醒:fix(x)对零方向取整数ceiｌ（x）对+方向取整数ｒoｕｎd（x)四舍五入取整数程序:funｃtioｎ［y]=WFSSＹ23(ｎ）%UNＴＩTLED３Sｕmmaryofthisｆunctiongoeｓheｒe%Detaｉｌeｄexｐｌanationgoｅsｈｅｒex＝ｉnpｕｔ（'pleasｅinputx：');ifx＜0|(fix（x）～＝ｘ)disｐ('Ｉnｐutparameterｍustbeapositiｖｅinｔｅｇer!')；ｅｎdｙ=1；forx=1:１：xy＝ｙ＊x;ｅnd结果:pleaseiｎputｘ：3aｎs=6plｅａｓｅiｎputx:4anｓ=24４．找到一个ｎ！>1０100的值(运用上题的n阶乘函数文献）程序：funｃｔion［y]=ＷFＳSY2４(n)％UＮＴITLED4Sｕmmarｙｏftｈｉsfｕncｔiｏnｇoesｈｅrｅ％Detailｅdexｐlanationｇｏeｓhｅreｘ＝input（'pleasｅｉｎｐuｔx:＇);iｆｘ<0｜（fiｘ（ｘ）～=x)ｄisp（＇Inputparａmｅtｅrmｕｓtbeapｏsitiveｉnteｇｅr!'）;enｄy=1;forx=1：1:xy=y*x;ｅndify>10^100y;eｌsｅdisp（'ｎ!<１０^100!');ｅnｄ结果:plｅasｅinpｕtx:５ans＝1２0pleaseｉnpuｔｘ：9999ｎ!>10^10０!ａnｓ=Iｎf5.已知一维数组A=[2,４,５,８,10]、B=[4，9,6,7,4]，用for循环语句实现,求和函数可用ｓum（）程序：fｕｎcｔiｏn[ｓ,c]=WFSSＹ２5（i,n)%UNTITＬＥD２Sｕmｍaｒyoｆthisfunｃｔioｎgoeshere%DeｔailｅdexplanaｔiongoesｈereA=［２,4,5,8,10］；B=[4，9，6,7,４］;n＝inpuｔ('ｐlｅaseinputn:'）;fori=1:１:nｃ＝A（i）*B(n-i＋１）;enｄｓ=sum(c)end结果：pleaseinpｕtn:3s=206．编写验证魔方矩阵的函数文献,输出规定如下:(1）假如输入矩阵的维数小于3，输出显示’erｒoｒ’(2)假如输入矩阵的不是方阵,输出显示’ｔhｅsizeｏfmatrｉｘXmuｓtbeN－by-Nｍａtriｘ’（3）显示行、列和及其对角线求和后的值,并判断其和是否相同。若不同，显示‘No’，相同显示‘Yｅｓ’。程序：funｃtion[b,m,ｎ，c,d,p,e,f,ｊ,ｈ,i］=WFＳSY26(Ａ)％ＵNTITＬED3Sｕmｍaryoｆｔhisfｕncｔiｏnｇoeｓhere%DetaｉlｅdeｘplａnaｔiongoｅshereA=inｐuｔ('ＥntermatriｘＡ=＞');b＝ｎdimｓ(Ａ)；［m,n]＝sｉzｅ(Ａ)；ifb<３disp（'error'）;ｅndiｆm~=ndiｓp('tｈesｉzeofmaｔrｉxXmustbeN－by-Ｎmatriｘ'）;eｎｄc＝suｍ（A,1);ｄ=sum(Ａ，2）;p=diａg(A);e=diag(ｆliplｒ(A));f=ｓum(c)／ｍ;g=sum(d)／n;h＝sum(p）；i=ｓum(e）;ｉfｆ=＝g;ifｈ=＝iiff=＝hdｉsp('Yｅｓ')elｓedisｐ('No')enｄｅlsedｉsp('No＇)endｅlsedisp('No')end结果:ＥnterｍａｔrixA＝＞[1７2418152３57141６46132０22101219２１311１82529］errorＹｅsaｎs=2EnｔermatｒixA=>［1724５8１５235７１4１64６１3202210121９2131118252９］eｒｒorNoａns=2实验三MATLAB的图形绘制一、实验目的及规定:1．掌握MATLＡB绘图的基本方法，熟悉各种绘图函数的使用;2.掌握图形的修饰方法和标注方法；３.了解MATLAB中图形窗口的操作。二、实验内容:x＝［-2π,2π]，y1=ｓｉnx、y２＝cosx、y３=ｓin2x、y４=ｃos2ｘ①用MＡTLAＢ语言分四个区域分别绘制的曲线,并且对图形标题及横纵坐标轴进行标注。程序：cloｓeａllcｌcx=［－2*pi:pi/100０:２*pｉ];y1＝siｎ(ｘ);y２=cｏｓ(x);y３＝siｎ（2*x);y4=cｏs(２*x)；subplot（2,2，1）plｏt(x,y１);aｘiｓ([-２*pi2*ｐｉ－１1])ｓｅt(gca，'ｘticｋ',-2*pi:pｉ:2*ｐi)set(gcａ,'ｙtick',-１：0.５:1）ｓet（ｇca,'xtｉｃｋlabeｌ','-２pi｜-ｐi|０|pi|２pi')sｅｔ（ｇca,＇yticklabｅｌ','-1|－０.５|0|0.5|1')xlaｂel(＇x');yｌaｂel('y１');ｔiｔle('siｎ(x）');ｇrｉdoｎ;subpｌot（２,2，2)axiｓ([－2*ｐi２＊pｉ-１1］)plｏｔ(x,y2）;axiｓ（[-2*pｉ2＊pi-11])ｓet(gca,'xtick',-2*pi:pi:2*pi)set(gca，'yticｋ',－1:0.5:1)sｅt(ｇca,'xｔｉｃｋlａｂel','-2pｉ|－ｐi｜０|pｉ｜2pi')sｅｔ（gca,'yｔicklabｅl','-1|-０.5|０|0.５|1'）ｘlabｅl('ｘ＇)；yｌabel('y２'）;ｔitle('cos(x)');ｇriｄｏn；subploｔ（2,2,３)axis([-2*pi2*ｐi-１１］)plｏｔ(ｘ，ｙ３）;axis（[-２*pi2*pi－11])seｔ(gｃa,'xtick',－２*pｉ:pi:2＊pi)ｓeｔ(gｃa，＇ytｉck',-1：0.5:1）set(ｇca,'ｘtickｌａbeｌ','-2pｉ|-pi|0｜ｐi|2pi')set(gca，'ytｉcｋlａbel＇，'－１|-0．５|0|0.5|1＇)ｘlabel('x＇);ylaｂel（'y3＇）；ｔｉtlｅ（'sｉｎ(2ｘ)');grｉdon;ｓｕbplot(2,2,4)axiｓ（［-2*pｉ2*pi-1１]）pｌot（x,ｙ4)；axiｓ([－2*pi２*pi-11])set(gcａ,＇xｔｉck'，-2*ｐi:ｐi:2*pi）set(gca,'ｙtiｃk',-1：０．５:1)sｅt（gca,'xtｉcklabel','-２pｉ|－pｉ|0|pi|2pi')seｔ(gca,'ｙｔicklabel＇,'-1｜-0.5|０|0.5｜１')xlabｅｌ('ｘ')；ylabel('ｙ4');titｌe（'cos(２x)'）；ｇrｉｄon;结果：②另建一个窗口，不分区，用不同颜色、线型绘出四条曲线，并标注图例注解。程序：clｏsｅａllclｃx=[－2*pi:pi/1０0:２＊pｉ];y1=siｎ(x)；y2＝ｃｏｓ(x）;y3=sin（2*x);y4=ｃos(２＊ｘ);holｄoｎplot(x,y1,'r-');plot(ｘ，y2，'m-－＇)；plot（x,y3,＇ｋ-．');ploｔ(x,y4,'ｂ：');legenｄ('sｉn(x）','cos(x)','sin(2x)','ｃｏs(2x)')ｇｒidoｎ;结果：③绘制三维曲线:程序：cｌｏｓｅａllcｌct=[0:pi/１00:2０＊pi];ｘ=sｉn(t）;y=cos(ｔ);z=t.＊x.*y;ｐｌot3（x，ｙ,ｚ)；结果：实验五SIMＵLINK基本操作一、实验目的学会SIMULIＮＫ仿真基本操作。实验内容1、打开SimulinkLｉbraryBroｗser窗口，练习功能模块的基本操作。2、通过示波器观测1ＭHz,幅度为1５mV

的正弦波和100ＫHz，幅度为5mV

的正弦波相乘的结果。写

出数学表达式。通过使用三踪示波器同时观测1ＭHz、10０KHｚ

正弦波以及相乘的结果。注意设立仿真参

数和示波器的扫描参数和幅度显示参数。程序:参数设立:Amplｉtｕｄe1:1５Amplitudｅ２：5Ｆrequenｃy１（raｄ/sec）:6280000Ｆｒequency2(rａd/ｓec）:６28000Sampletime1，2:０.０00０01结果：3、系统开环传递函数，求系统单位负反馈闭环单位阶跃响应曲线。程序：结果:学习构建SIＭＵＬＩNＫ

子系统。构建一个子系统，使得它具有将输入信号m(ｔ)（如一个1０0Hz

的

正弦波)和一个常数C

相加后再和一个１0００Hz

的幅度为Ａ

的正弦波相乘的功能：ｙ(t)=Ａ(m（ｔ)+C)

ｓin

(2*pi*ｆ*t)

,其中ｆ=1000

Hｚ。保存为s2３．mdｌ。用sim

指令在命令空间启动模型进行仿真:在Ｍatｌab

命令空间中用语

句对参数Ａ,

Ｃ,

ｆ进行设立，并对采用命令oｐen

打开，采用sim

指令进行仿真。请给出指令语句。程序:A=5；Ｃ=２;ｆ＝10００;opｅn(＇s4．ｍdl');sim(＇s4.mdｌ'）；结果:实验四控制系统的模型及其转换一、实验目的及规定1、掌握建立控制系统模型的函数及方法;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、已知两个传递函数分别为:①在MATLAB中分别用传递函数、零极点表达；程序1：clｅarａｌlclcnum1＝［0,1];den1=[3，1];G１=tf(nｕm1,den１)nuｍ2=［0,2];deｎ２=[3,1,0];G2=tf（nｕｍ2,den2）结果1：1-------Ｇ1＝3s+１2---－--－－-G2=３ｓ^2+ｓ程序2：cｌｅaｒａllｃlcnｕm１＝[０,１]；ｄen1=［3,1］;G1=tｆ(num1，ｄｅｎ1）;［ｔt１,ff1］＝tfdata(G1，'ｖ');[z1,p１,ｋ1]=ｔf２zp(num1,dｅn1);ｇ１＝ｚpｋ(［z1],[p１］,[k1])ｎｕm2=[0,２］;den2=［3，1,0］;G2＝tf(num2，den２）;[tt2,ff2]=tｆdaｔa(Ｇ2,＇v');[ｚ2,p２,k2]=tｆ2zp(nuｍ2,den2);g２=ｚpk([z2］,[p２］,[ｋ2］)结果２：ｇ１=0．33３３３----－---－-(s+0.333３)ｇ２=0．6666７----------－-s(s+0.３3３３)②在MＡTLＡＢ中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型;程序1:clearallclcnum1=［０,1］;den1＝[３,1];nuｍ２＝[0,2];ｄeｎ2＝［3,１，０];[num,den]＝sｅries(nｕｍ1，dｅn１,nuｍ2,den2);Ｇ＝tf(num,den）结果1：G＝2--－--------－-----9s^3+６s＾2+s程序２:ｃleaｒａllcｌcnｕm1=[0,1];den1=［3,1];nuｍ２=[0,2]；den2=[3，1,0]；[num，den]=parallｅl(ｎｕm１,den１,num2,den２)；G＝tｆ(ｎｕm,den)结果2：G=3ｓ＾２+7s+2----－－－---－------9s^3+6s＾2+ｓ程序３：cｌeａｒaｌｌclcnum1=[０,1]；den1=[3,1];ｎum2=[０，2];den2=[3,1，0]；[num，deｎ]=fｅedbａck（ｎｕm１,den１,nuｍ２,dｅn2,1);G=tf(nｕm,deｎ)结果3：G=3s^２＋ｓ－-------------－----－-9s＾3＋６ｓ^２+ｓ-2程序４:ｃｌｅaralｌcｌcnum1=[０,1];ｄeｎ1＝[３，１］;num2=[0,2]；ｄen2=[3,１,0］;［ｎum，ｄen]＝ｆeedbａcｋ(nｕｍ1,den1,num2，deｎ2，－１）;G=tf（nｕm,ｄen)结果4:G=3s^２+s------－-－-－-----－-－－-9s^3＋6ｓ＾2+s+22、系统的模型为试建立系统的传递函数模型。程序:clｅａｒalｌｃｌｃnｕm=cｏnv（[4],ｃoｎｖ([1,２],[１，6,6]）);den=coｎv(coｎv([1,０],conｖ（[1,1］,[1，1]))，ｃｏnv（[1,1],[1,3,2,5]));G=tf(num,deｎ)结果:G=４s^3+３２s＾2＋72s+４8－----------－-－－------－-－－----－-------－------－-－------s^7＋6s^6＋１４ｓ^5＋2１s＾４+24s^3＋１7s^2+5s３、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。程序：clｅarallclcz={[-１2］,[-5,-3]｝;p=[-3，-４,-5]；k=[3,4];G＝zpｋ(z,p,k)结果：G=Frominｐut1ｔooutpｕt:3(ｓ+12）-－-----－---------(s+3)(s+４)(s+５)Fｒomiｎput2tooutｐuｔ:4（ｓ＋５)(s+3)----－--－-－-－-－－--（s+3)(s+4)(s+5)４.控制系统模型的转换4.1将2的模型转换为零极点模型程序:ｃlｅaraｌlclcｎｕm＝cｏnv（[4]，ｃonv([１,2］,[１，6,6]));ｄen＝ｃonｖ(conｖ(［1,0]，conv（[１,1],[１,1])),conｖ(［1,1],[１，３,2，5]));G=tf(nｕm,dｅn）;[ｚ,ｐ,k]=tf2zｐ(nｕm,dｅｎ);G=zpｋ(z，ｐ,k）结果:G＝4(s+４.732)(s+2)(s＋1．2６８)－－--－------------－－－－-－-------－－---－－-－-----s（s+2.9０4）（s+1）^３(s^2+0.0９584s+1．722)４.２将３的模型转换为传递函数模型程序:cｌearallｃｌcz=｛[-12],[－5,-3]};p＝[-3，-4,-５］;k＝[３,４］;G=zpk（z，ｐ,k);G1＝tf(G)结果：G1＝Fｒoｍｉｎpｕt1tｏouｔput：3s+36－--－－--－-－---－--－－--－---s^３+12s＾2+47s+6０Ｆromiｎpｕt2tooｕtpuｔ：4ｓ^2+32s+６0－-－--－-------－---－－－----s^３+12s^２＋４7s+60三、实验总结与体会实验六控制系统的时域分析实验目的运用ＭATLAB进行控制系统时域分析,涉及典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性；实验内容（一)稳定性1.系统传函为，试判断其稳定性。程序:cleaｒallclcｎｕm=[3,2,5,4,6]；dｅｎ=［1,３,4,2,7,2];G=ｔf(ｎum,den)[ｚ,p,k]＝ｔｆ2zｐ（nuｍ,ｄen);Go=zpk(z,p，k)；Gｃ＝feeｄbacｋ（Go,１）；Gｃtf=ｔf（Gc);ｄc=Gctf．ｄｅn;ｄen=polｙ2str(dｃ{１},'ｓ＇)；ｄen＝[１，6，6,７,１1,８］;p＝ｒoots（den)结果：Ｇ=3s^4+2ｓ＾3+5s^2+4ｓ+６-－----－-－－--－－－--－－--－-－--－--－-----－-ｓ^5+3s＾4＋4s^３+2s^2+７ｓ+2ｐ=-5．00５8+0．0000i0.4208+1.１54０i０.42０8－1.1５40i－0.９1７９+0．４656i-0.9179-0.４656i稳定性：系统有正实部的特性根,故该系统不稳定。2.用Ｍatlab求出的极点,判断稳定性。程序：ｃｌｅａｒａllclcｎum＝[1,2,2];dｅn=[1,７,3,５，2];[z，p,k]=ｔf２zp(num,ｄeｎ）；s＝ｐ结果：s＝-６.６553＋0.00００i０.0327+0．8５55ｉ0．0３27-0.８555ｉ-0．4１0０+０.0000i稳定性:系统有正实部的特性根,故该系统不稳定。(二）阶跃响应典型二阶系统:规定：1）在Ｍaｔlab环境下,编程绘制出当Wn=6,时,二阶系统的单位阶跃响应曲线并分析的变化对控制系统输出的影响;程序:ｃlccloｓeaｌlcｌearａllt＝linｓｐace(0,20,200)＇;omｅgａ=6;omeｇa２=omｅga^２;ｚuｎi=［０．1,0．2，0.3,0.4,1．2]；num=omega2;forｋ=1:5deｎ=［12＊zuni(k)*oｍegａomｅga2]；sys=tｆ（nuｍ，den);y(:，k)=ｓｔｅp（sｙｓ，t）；enｄｆiｇuｒe(１）;ｐloｔ(t,ｙ(:，1:５));griｄ;ｇtexｔ（'zuni=0');gｔｅxt('zuni=0.1'）；gtｅxｔ('ｚuni＝0.2');gtext(＇zuni=0.3');gteｘｔ('zｕnｉ=0.４');gｔexｔ（'zuｎi=1.2＇）;结果:分析：当固定自然频率后，改变二阶系统的阻尼系数,在＜1时并不会改变阶跃响应的振荡频率；而当>1时,阶跃响应曲线不再振荡，系统过阻尼。在Matlaｂ环境下，编程绘制出，Wn＝2、4、6、8、10、１2时,系统的单位阶跃响应曲线并说明Ｗｎ的变化对系统输出有何影响。程序：clccｌｏｓeallcｌｅａraｌlｔ=ｌiｎｓpａce（0,2０，20０)'；ｏmegａ=［２,4,6，８,10，12];ｚuni=0．7；ｏmega２=omｅga.^2;fork=１:6ｎum=omeｇa2(k)；den=［12＊ｚuｎi＊ｏmega(k）omｅga2（k）];ｓys=tf(ｎum,ｄｅn);y(:,ｋ）＝sｔep(sｙｓ,t）；endfigure（2)；pｌot(ｔ，ｙ（:，1:6))；grｉd;gtext(＇omega=2＇)；gｔexｔ（＇omegａ=4');gtext('oｍega＝6'）;gｔexｔ（'omｅga=8'）;gtext('omegａ=10＇);gtext('omeｇa＝１２');结果：分析:自然频率越大，系统的振动频率加快，上升时间减少,过渡时间减少，系统响应更迅速,动态性能变好。（三）系统动态特性分析３.1用编程方式求二阶系统阶跃响应的峰值时间，上升时间，调整时间,超调量。程序:closｅａｌｌclearａlｌclcnum=［１20]；den＝[1,12,120];[z,p,k]＝tf2zp（nｕm,den)；G=zｐk（ｚ，p，k)；Ｃ=dcgaｉn(Ｇ)[y,ｔ］=step(G);plｏt(t,y)；gｒid；[Ｙ，ｋ]＝ｍａｘ(y);TP=t(ｋ)peｒcｅntoｖershooｔ=１00*(Y-Ｃ)/Cn=１；whiｌｅy(ｎ）<Cn=n+1;endrisetimｅ=t（n)i=lenｇtｈ(t);whilｅ(y(i)>０.98*C)&(y(i)<1.02*Ｃ)i=i-1;ｅnｄｓetｔｌｉｎgtime=t(i)结果:C=1TP＝0．3454ｐｅｒcｅnｔｏｖershｏoｔ=12．7８29risetｉme＝0.23７9seｔｔlingtｉme=0.5２9６3.２(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，0.３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。(2）计算仿真结果的超调量、上升时间、峰值时间、稳态误差。Siｍulink框图:参数设立:Sｔepｔiｍｅ1,2:０Ｔｉmeｄely:0.3结果:超调量:%２0.５上升时间:0．1３4峰值时间:０．20８稳态误差：0.0１三、实验总结与体会实验七控制系统的频域分析一、实验目的1.运用计算机作出开环系统的波特图２.观测记录控制系统的开环频率特性3.控制系统的开环频率特性分析二、实验内容:1、绘制典型二阶系统的Boｄe图规定:在Maｔlａb环境下,认为参变量,编程绘制该系统的对数频率特性曲线(Bｏde图），并从Bode图中找出二阶系统由于的变化对其Boｄe图有何影响?图形有哪些变化?图形与的相应关系（在图中相应的标注出来）。程序:closeallclｅａrallclcw=[０,logspace(-2,２,200)];wn＝0.９；tou＝[0．1，０．４，1.０,1.6,２.０，３.０];forj=１:6sｙs=tf([ｗn*wn],[１,２*tou（j)＊wn,ｗn*wｎ］);ｂｏｄe(sｙs,w);holdon;ｅndｇtext('tou=0.1'）；gtext(＇tｏu＝０.4')；gtext（'tou＝1．0');gtｅxｔ('ｔou=１.6');ｇtext('tou=2.0');ｇteｘt（'tｏu＝3.0＇）;结果:分析:2、某控制系统的开环传递函数为规定:在Ｍaｔｌab环境下,编程绘制该系统的开环Ｂoｄｅ图,并通过Bode图判断该闭环系统的稳定性。若闭环系统稳定，则从图中求出系统的幅值裕度Kｇ、相位裕度。程序:cloｓeallｃleａralｌｃlｃnum=[4２];den=conv(cｏnv（[1,0]，[1，0．6]）,conｖ([1,10],［1，60])）;G=tf(num,dｅn)ｗ＝ｌｏgspace(０，4,５0)；ｂode(G，w);ｇrid；[Gm，Pｍ,Wcｇ,Wcp]=margin（G)结果:Gｍ=77.３171Pｍ=78.４234Wcg=２.2５80Ｗcp=0.１1４６３、某控制系统的开环传递函数为：规定:绘制开环系统的nyquisｔ图,并判断闭环系统的稳定性;求出系统的单位冲激响应;程序：ｃlos