控制系统仿真与工具实验指导书 matlabWord格式.docx
《控制系统仿真与工具实验指导书 matlabWord格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制系统仿真与工具实验指导书 matlabWord格式.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（1）数据的输入
打开MATLAB后进入的是MATLAB的命令窗，命令窗是用户与MATLAB做人机对话的主要环境。
其操作提示符为“》”。
在此提示下可输入各种命令并显示出相应的结果，如键入：
x1=sqrt（5）,x2=1.35,y=3/x2
显示结果为:
x1=2.2361
x2=1.3500
y=2.2222
上命令行中两式之间用逗号表示显示结果，若用分号，则只运行而不用显示运行结果。
如键入A=[1,2,3;
4,5,6;
7,8,9]，则显示为
说明：
●直接输入矩阵时，矩阵元素用空格或逗号分隔，矩阵行用分号相隔，整个矩阵放在方括号中。
注意：
标点符号一定要在英文状态下输入。
●在MATLAB中，不必事先对矩阵维数做任何说明，存储时自动配置。
●指令执行后，A被保存在工作空间中，以备后用。
除非用户用clear指令清除它，或对它重新赋值。
●MATLAB对大小写敏感。
（2）数据的显示
在MATLAB工作空间中显示数值结果时，遵循一定的规则，在缺省的情况下，当结果是整数，MATLAB将它作为整数显示；
当结果是实数，MATLAB以小数点后4位的精度近似显示。
如果结果中的有效数字超出了这一范围，MATLAB以类似于计算器的计算方法来显示结果。
也可通过键入适当的MATLAB命令来选择数值格式来取代缺省格式。
如键入formatbank命令（数据格式显示命令，数据小数部分以两个十进制小数表示），若在前面键入的三个表达式前键入上述格式命令，则显示结果为：
x1=2.24
x2=1.35
y=2.22
前面显示的结果为默认显示结果，它的小数部分为四位数，还有formatcompact它以紧凑格式显示结果，默认显示方式为稀疏格式。
其它数据格式显示命令分别为：
formatshort缺省格式
formatlong16位
formatshorte5位加指数
formatlonge16为加指数
formathex十六进制
formatrat有理数近似
format+正、负或零
（3）参数命令调用
若在命令窗口输入help，则在屏幕上显示系统中已装入的函数库的名称，显示结果为：
若输入help+子目录名（如elfun），则显示其对应子目录的各函数名；
若输入help+函数名，则得到具体函数的意义和用法。
部分命令调用如下：
who:
显示当前工作空间所有变量的一个简单列表
whos:
列出变量的大小，数据格式等详细信息
clear:
清除工作空间中所有的变量
clear+变量名：
清除指定的变量
exist:
查询当前工作空间的变量
i=exist（‘A’）返回的值i表示A存在的形式
i=1表示在当前工作空间中存在一个变量名为A的矩阵；
i=2表示存在一个名为A.m文件；
i=3表示在MATLAB工作路径下存在一个名为A.mex的文件；
i=4表示存在一个编译好的名为A.mdl的SIMULINK文件；
i=5表示存在一个内部的MATLAB函数A（）;
i=0表示不存在和A相关的变量和文件。
2图形窗
一般情况下，只要执行了任一种命令（如plot命令），就会自动产生图形窗，以后绘出的图形都在此图形窗中进行。
如
t=0:
0.5:
4*pi;
y=exp（-0.1*t）.*sin（t）;
y1=exp（-0.1*t）.*sin（t+1）
;
plot（t,y）
plot（t,y1）
如想再建一个或几个图形窗，则可输入figure，MATLAB会建一个图形窗，并启动给它依次排序，若要认为规定新图3，则可键入figure（3）；
若要调看已经存在的图形窗n，也应键入figure（n）。
在命令窗输入figure，得出空白图形窗；
如键入logo，则可生成MATLAB的标志图形。
3文本编辑
单击MATLAB中命令窗中新建按钮，即可打开文本编辑器的窗口。
该窗口特别之处：
（1）它用不同颜色显示MATLAB规定的保留字（蓝）、非法字符（鲜红）、注释字符（绿）和引用字符（深红）等。
（2）能对程序自动缩进排版，便于阅读和调试。
（3）它自带程序调试及运行功能，使用方便。
在文本编辑器中输入脚本文件，进行调试及运行。
四思考题
熟悉MATLAB工作环境之后，可自行编制简单的程序并生成图形。
1编写程序，计算
的值（用input语句输入n值）。
2编写分段函数
的函数文件，存放于文件ff.m中，计算出
的值。
实验二图形绘制与修饰
通过实验使学生掌握图形绘制的方法及图形中轴的设置，文字标志，网络控制和图例标注等相关内容。
三维曲线的绘制，图形坐标轴的调整，文字标注，网格控制，图例标注等。
1二维曲线的绘制——使用plot命令
plot命令调用格式：
plot（x1,y1,’参数1’,x2,y2,’参数2’...）
（1）x,y数据值
x,y可以是向量或矩阵
●当x,y均为微量时，要求向量x,y的长度一致，则plot（x,y）可绘制出以x为横坐标，y为纵坐标的二维图形。
●当x为向量，y为矩阵时，plot（x,y）用不同的颜色的图线绘制出y行或y列对应于x的图形，y矩阵的行或列的选择取决于x,y的维数。
若y为方阵或y矩阵的列向量长度与x向量的长度一致，则绘制出y矩阵的各个列向量相对于x一组二维图形；
若y矩阵的行向量长度与x向量长度一致，则绘制出y矩阵的各个行向量相对于x的一组二维图形。
●若x为矩阵，y为向量，按类似于上一规则执行
●若x,y为同维的矩阵，则plot（x,y）绘制出y列向量相对于x列向量之间的一组二维图形。
●若x为向量，则plot（x）绘制出一个x元素和x元素排列序号之间关系的线性坐标图。
●若x为矩阵，则plot（x）绘制出x的列向量相对于行号的二维图形。
（2）参数
参数选项为一个字符串，决定了二维图形的颜色，线型以及数据点的图标。
如plot（x,y,’r:
o’）命令，字符串’r:
o’，”r”表示曲线颜色为红色，第二个字符“:
”表示曲线线型采用点连线，“o”表示曲线上每一个数据点用圆圈标出。
当参数只指定数据点标记时，只按照标记符画出孤立的数据点，不将数据点连接成线。
如键入命令t=0:
7;
x=sin（t）;
plot（t,x,’k:
o’）则生成以下图形
2坐标轴的调整
MATLAB用axis命令对绘制的图形的坐标轴进行调整。
axis命令的功能非常丰富，可用它控制轴的比例和特性。
（1）坐标轴比例控制
命令axis（[xminxmaxyminymax]）将图形的x轴限定在[xmin,xmax]之间，y轴的范围限定在[ymin,ymax]之间，matlab绘制图形时，按照给定的数据值确定坐标参数范围。
对坐标轴范围参数的修改，也就相对于对图形进行放大或缩小处理。
如在绘出上图之后，加一条命令：
axis（[03*pi-22]）则上图变为
（2）坐标轴特性控制
命令axis（控制字符串），它根据控制字符串的含义控制图形，常用的控制字符串有auto（默认值）、square、equal和normal等等。
（3）坐标刻度标示
命令set（gac,’xtick’,标志向量）
Set（gca,’ytick’,标志向量）
按照标示向量设置x,y轴的刻度标示。
如输入命令
o’）
set（gca,’xtick’,[01.43.146.28]）
3文字标示
有关图形的标题，轴线标注等指令有
title（‘字符串’）—图形标题
xlabel（‘字符串’）—x轴标注
ylabel（‘字符串’）—y轴标注
text（x,y,‘字符串’）—在坐标（x,y）处标注说明文字
gtext（‘字符串’）用鼠标在特定处标注说明文字
注：
当输入特定的文字需要用反斜杠（\）开头
4网格控制
设置或取消网格需要使用网格控制命令，网格是在坐标刻度标示上画出的格线，画出风格，便于对曲线进行观察和分析
命令gridon——在所画的图形中添加网格线
gridoff——在所画的图形中去掉格线
也可以只输入命令grid添加网格线，再一次输入命令grid，取消网格线。
下图为加网格后的图形。
5图例注解
当在一个坐标系上面画多幅图形时，为区分各个图形，MATLAB提供了图例的注解说明命令，其格式如下：
legend（字符串1,字符串2,…，参数）
此命令在图形中开启一个注解视窗，依据绘图的先后顺序，依次输出字符串对各个图形进行注解说明。
如字符串1标示第一个出现的线条，字符串2标示第二条出现的线条，参数字符串确定注解视窗在图形中的位置，如字符串为“0”时，表示尽量不与数据冲突，自动放置在最佳位置，“1”表示字符串放置在图形的右上角（默认）。
1如何在一副图形中绘制不同的图形？
2如何区分不同的图形？
有哪些方法？
3选择合适的步距绘制出下面的图形
（1）sin（1/t）,其中
（2）
其中
实验三系统的时间响应分析
通过实验使学生掌握利用MATLAB进行控制系统的时间响应分析
1、时域分析法是根据系统的微分方程（或传递函数），利用拉普拉斯变换直接解出动态方程，并根据过程曲线及表达式分析系统的性能，时域响应指标如图1所示
图1典型的系统时域响应指标表示
延迟时间td，指响应曲线第一次达到其终值一半所需要的时间。
上升时间tr，指响应曲线从终值10%上升到终值90%所需要的时间；
对于有振荡的系统，也可定义为响应从零第一次上升到终值所需要的时间。
上升时间是系统响应速度的一种度量。
峰值时间tp，指响应超过终值达到第一个峰值所需要的时间。
调节时间ts，指响应达到并保持在终值±
5%（或±
2%）内所需要的时间。
超调量σ%，指响应的最大偏离量h（tp）与终值h（∞）之差的百分比，即：
稳态误差，描述系统稳态性能的一种性能指标。
2、二阶系统不同阻尼比
时的阶跃响应
二阶系统的传递函数为
，其阶跃响应可用下程序做出其单位阶跃和冲击响应的曲线（为简单起见，令
）。
close
holdon
num=[1];
0.01:
12
forzeta=[0.10.20.40.71.0];
den=[12*zeta1];
printsys（num,den,'
s'
）;
[y,x]=step（num,den,t）;
plot（t,y）;
end
figure;
fornum=[0.10.20.40.71.0];
升级会员 