机械工程控制基础(第六版)课件MATLABPPT课件下载推荐.ppt

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该公司于写。

该公司于19921992年推出了具有划时代意年推出了具有划时代意义的义的MATLAB4.0MATLAB4.0版本；

并于版本；

并于19931993年推出了年推出了其其windowswindows平台下的微机版，使之应用范平台下的微机版，使之应用范围越来越广。

现在比较新的版本是围越来越广。

现在比较新的版本是5.35.3版。

版。

MatlabMatlab语言特点语言特点在在MATLABMATLAB中，数据的存储中，数据的存储/输入输入/输出都是以输出都是以矩阵为基础的，矩阵和其它变量不需要预先矩阵为基础的，矩阵和其它变量不需要预先定义。

定义。

MATLABMATLAB语言最基本的赋值语句结构为语言最基本的赋值语句结构为变量名列表变量名列表=表达式表达式其中等号左边的变量名列表为其中等号左边的变量名列表为MATLABMATLAB语句的语句的返回值，等号右边的是表达式的定义，它可返回值，等号右边的是表达式的定义，它可以是以是MATLABMATLAB允许的矩阵运算、也可以包含允许的矩阵运算、也可以包含MATLABMATLAB下的函数调用。

如果用分号结束，则下的函数调用。

如果用分号结束，则左边的变量结果将不在屏幕上显示出来，否左边的变量结果将不在屏幕上显示出来，否则将把左边返回矩阵的内容全部显示出来。

则将把左边返回矩阵的内容全部显示出来。

例如例如A=1,0,1;

1,0,0;

2,1,0;

A=1,0,1;

B=1,0,2;

2,1,1;

1,0,1B=1,0,2;

1,0,1B=B=102102211211101101在在MATLABMATLAB下，矩阵下，矩阵AA和矩阵和矩阵BB的乘积可以的乘积可以简单地由运算简单地由运算C=A*BC=A*B求出求出C=A*BC=A*BC=C=203203102102415415D=A.*BD=A.*B称点乘积运算，即表示称点乘积运算，即表示AA和和BB矩阵矩阵的相应元素之间直接进行乘法运算，然后的相应元素之间直接进行乘法运算，然后将结果赋给将结果赋给DD矩阵，点乘积运算要求矩阵，点乘积运算要求AA和和BB矩矩阵的维数相同。

阵的维数相同。

D=A.*BD=A.*BD=D=102102200200200200MATLABMATLAB下提供了两种文件格式，其中一种是下提供了两种文件格式，其中一种是普通的普通的ASCIIASCII码构成的文件，在这样的文件中只有码构成的文件，在这样的文件中只有由由MATLABMATLAB语言所支持的语句，称为语言所支持的语句，称为MM文件，它的执文件，它的执行方式只需在行方式只需在MATLABMATLAB的提示符的提示符下键入该下键入该MM文件的文件的文件名，这样文件名，这样MATLABMATLAB就会自动执行该就会自动执行该MM文件中的各文件中的各条语句。

它采用文本方式，编程效率高，可读性强。

条语句。

MATLABMATLAB的另一种，也是最常用的特殊的另一种，也是最常用的特殊MM文件称文件称为为MATLABMATLAB函数，这样的函数是由函数，这样的函数是由functionfunction语句引导语句引导的，其基本格式如下的，其基本格式如下functionfunction返回变量列表返回变量列表=函数名（输入变量函数名（输入变量列表）列表）注释说明语句段注释说明语句段函数体语句函数体语句调用时在调用时在MATLABMATLAB提示符下键入函数名，并包括输入提示符下键入函数名，并包括输入变量。

变量。

MATLABMATLAB的函数名定义几乎与数学描述一样，接的函数名定义几乎与数学描述一样，接近书写计算公式的思维方式，如近书写计算公式的思维方式，如min（）,max（）min（）,max（）。

它它的基本命令包括：

数学函数，矩阵，数值方法，绘的基本命令包括：

数学函数，矩阵，数值方法，绘图，字符串，文件图，字符串，文件I/OI/O等数百条。

它的扩充工具箱等数百条。

它的扩充工具箱包括：

控制系统，信号处理，神经网络，系统辨识，包括：

控制系统，信号处理，神经网络，系统辨识，数据统计，高等数学方法，甚至数理逻辑，通讯等数据统计，高等数学方法，甚至数理逻辑，通讯等等。

等。

MATLABMATLAB的图形、打印、联机帮助等功能齐全。

的图形、打印、联机帮助等功能齐全。

控制系统控制系统MATLABMATLAB描述描述主要功能主要功能11、系统建模、系统建模支持连续系统和离散系统，建立状态空间模型、传递函数支持连续系统和离散系统，建立状态空间模型、传递函数模型及传递函数零极点增益模型等模型及传递函数零极点增益模型等22、系统分析、系统分析支持系统支持系统BodeBode图，图，NyquistNyquist图计算与绘制，支持对单位脉冲图计算与绘制，支持对单位脉冲响应、阶跃响应、零输入响应分析响应、阶跃响应、零输入响应分析33、系统设计、系统设计要分析系统，首先需要能够描述这个系统。

例如用传递要分析系统，首先需要能够描述这个系统。

例如用传递函数的形式描述系统函数的形式描述系统在在MatlabMatlab中用中用num=b1,b2,num=b1,b2,bm,bm1,bm,bm1、den=a1,a2,den=a1,a2,an,an1,an,an1分别表示分子和分母多项式系数，然后利用下面的语句就分别表示分子和分母多项式系数，然后利用下面的语句就可以表示这个系统可以表示这个系统sys=tf（num,den）sys=tf（num,den）其中其中tf（）tf（）代表传递函数的形式描述系统，代表传递函数的形式描述系统，MATLABMATLAB中数学模型的表示中数学模型的表示11、传递函数分子、传递函数分子/分母多项式模型分母多项式模型用零极点形式来描述：

用零极点形式来描述：

Z=Z0,Z1,Z=Z0,Z1,ZnZnP=P0,P1,P=P0,P1,PnPnK=KK=K语句为语句为sys=zpk（z,p,k）sys=zpk（z,p,k）22、传递函数零极点模型、传递函数零极点模型语句为语句为sys=ss（A,B,C,D）sys=ss（A,B,C,D）33、状态空间模型、状态空间模型当传递函数复杂时，应用多项式乘法函数当传递函数复杂时，应用多项式乘法函数conv（）conv（）等实现。

例如等实现。

例如den1=122den1=122den2=2332den2=2332den=conv（den1,den2）den=conv（den1,den2）44、复杂传递函数求取、复杂传递函数求取传递函数形式和零极点形式和状态空间模型之传递函数形式和零极点形式和状态空间模型之间可以相互转化，间可以相互转化，语句为：

语句为：

ss2tf,ss2zp,tf2ss,tf2zpss2tf,ss2zp,tf2ss,tf2zp，zp2tfzp2tf和和zp2sszp2ss例子例子z,p,k=tf2zp（num,den）z,p,k=tf2zp（num,den）num,den=zp2tf（z,p,k）num,den=zp2tf（z,p,k）二、模型之间的相互转换二、模型之间的相互转换制作：

华中科技大学熊良才、吴波、陈良才三、系统建模三、系统建模11、串联、串联指令指令seriesseries例子例子num,den=series（num1,den1,num2,dem2）num,den=series（num1,den1,num2,dem2）22、并联、并联指令指令parallelparallel例子例子num,den=parallel（num1,den1,num2,dem2）num,den=parallel（num1,den1,num2,dem2）制作：

华中科技大学熊良才、吴波、陈良才33、反馈、反馈指令指令feedbackfeedback例子例子num,den=feedback（num1,den1,num2,dem2num,den=feedback（num1,den1,num2,dem2，sign）sign）系统的传递函数用两个数组来表示。

考虑系统的传递函数用两个数组来表示。

考虑下列系统：

下列系统：

该系统可以表示为两个数组，每一个数组由该系统可以表示为两个数组，每一个数组由相应的多项式系数组成，并且以相应的多项式系数组成，并且以ss的降幂排列的降幂排列如下：

如下：

numnum00250025denden14251425注意，必要时需补加数字零。

注意，必要时需补加数字零。

用用MATLABMATLAB进行部分分式展开进行部分分式展开MATLABMATLAB有一个命令用于求有一个命令用于求BB（ss）AA（ss）的部分分式展开。

的部分分式展开。

考虑下列传递函数：

式中式中aaii和和bbjj的某些值可能为零。

的某些值可能为零。

在在MATLABMATLAB的行向量中，的行向量中，numnum和和denden分别表示分别表示传递函数的分子和分母的系数，即传递函数的分子和分母的系数，即numnumbboobbllbbnndenden1a1allaann命令命令rr，pp，kkresidueresidue（numnum，denden）将求出多项式将求出多项式BB（ss）和和AA（ss）之比的部分分之比的部分分式展开式中的留数、极点和余项。

式展开式中的留数、极点和余项。

BB（ss）AA（ss）的部分分式展开式曲下式给的部分分式展开式曲下式给出：

出：

例例考虑下列传递函数：

对于该函数有对于该函数有numnum25362536denden1611616116命令为命令为r,p,kr,p,kresidueresidue（numnum，denden）于是得到下列结果：

于是得到下列结果：

rr，pp，kkresidueresidue（numnum，denden）rr660000000044000000003300000000pp33000000002.00002.00001.00001.0000kk22