控制工程基础 Matlab实验报告Word格式.docx
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使用help命令，查找函数名的使用方法。
如sqrt（开方）函数，roots，bode，step，tf函数等
2、矩阵运算
（1）矩阵的乘法
A=[123;
345];
B=[736;
438]
A.*B
ans=
7618
121240
（2）矩阵的转置及共轭转置
A=[3-i,8+i,2;
4,5*i,5+i]
A=
3.0000-1.0000i8.0000+1.0000i2.0000
4.00000+5.0000i5.0000+1.0000i
>
A'
3.0000+1.0000i4.0000
8.0000-1.0000i0-5.0000i
2.00005.0000-1.0000i
（4）使用冒号选出指定元素
已知：
A=[4234;
7567;
7892];
求A中第4列前2个元素；
A中所有列第1，2行的元素；
方括号[]
用magic函数生成一个5阶魔术矩阵，删除该矩阵的第五列
解：
7892]
4234
7567
7892
A（1:
2,4）
4
7
2,:
）
M=magic（5）
M=
17241815
23571416
46132022
101219213
11182529
sum（M）
6565656565
M（:
1:
4）
172418
235714
461320
10121921
1118252
3、多项式
（1）求多项式p（x）=x^4−3x^2+x+1的根
p=[10-2-4]
p=
10-2-4
roots（p）
2.0000
-1.0000+1.0000i
-1.0000-1.0000i
4.已知A=[0.2731.9;
51.756;
4909;
3273]，
求矩阵A的特征多项式;
求特征多项式中未知数为20时的值；
把矩阵A作为未知数代入到多项式中；
A=[0.2731.9;
3273]
0.20007.00003.00001.9000
5.00001.70005.00006.0000
4.00009.000009.0000
3.00002.00007.00003.0000
poly（A）
1.0000-4.9000-166.6600-586.030091.1200
polyval（ans,10）
-1.7335e+004
4、基本绘图命令
（1）绘制余弦曲线y=sin（t）’，t∈[0，2π]
t=0:
pi/100:
2*pi;
y=sin（t）’
plot（t,y）
在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos（t-1.5）和正弦曲线y=sin（t-0.5），t∈[0，2π]
t=0:
y1=sin（t-1.5）;
y2=cos（t-0.5）;
plot（t,y1,t,y2）
实验二控制系统的数学模型建立
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、掌握典型系统模型的生成方法。
1.控制系统模型
系统的模型为
G（S）=2（2S+1）（S^2+6）/S（2S+1）^3（S^3+S^2+1）
试建立系统的传递函数模型。
输入命令：
num=conv（[21],[106]）
显示结果
num=
21126
输入命令>
den=conv（conv（conv（conv（[10],[21]）,[21]）,[21]）,[1101]）
显示结果den=
820181513610
输入命令
tf（num,den）
显示结果Transferfunction:
2s^3+s^2+12s+6
-----------------------------------------------------
8s^7+20s^6+18s^5+15s^4+13s^3+6s^2+s
2.控制系统模型的转换将模型转换为零极点模型
解输入命令：
zpk（tf（num,den））
显示结果Zero/pole/gain:
0.25（s+0.5）（s^2+6）
----------------------------------------------
s（s+1.466）（s+0.5）^3（s^2-0.4656s+0.6823）
3.典型系统的生成：
典型二阶系统
3.1试建立
4
0.2时系统的传递函数模型。
num=16
显示结果num=16
den=[11.616]
显示结果den=1.00001.600016.0000
显示结果Transferfunction:
16
----------------
s^2+1.6s+16
实验三控制系统的分析
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、控制系统的稳定性分析（routh判据和求根法）
4、熟悉控制系统模型的连接方法，仿真分析
二、实验内容
1、时域分析
1.1、某系统的开环传递函数为
10s+20
G（s）=---------------------------
s^4+8s^3+40s^2+30s
试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量。
>
sys=tf（[1020],[18404020]）
Transferfunction:
10s+20
--------------------------------
s^4+8s^3+40s^2+40s+20
step（sys）
1.2在MATLAB环境中求系统的时域响应如下图。
输入下面的命令：
num=[289];
den=[113.6,289];
step（num,den）
（1）试解释以上命令的含义，求出系统的传递函数；
（2）根据传递函数确定系统的2个参数
和
；
（3）结合以下响应图形，指出二阶系统时域分析主要性能指标？
作图直观求解本系统的稳态值、超调量和调整时间。
（1）命令含义：
系统传递函数分子、分母的代数表达式，step为求阶跃响应，系统的闭环传递函数为:
289
G（s）=----------------------
s^2+13.6s+289
（2）根据传递函数得
=0.4,
=17
（3）二阶系统时域分析主要性能指标:
上升时间、峰值时间、调整时间；
超调量，调整次数等。
稳态值为：
1
超调量为：
0.25（峰值时间为0.2s）
调整时间为0.92s
2、频域分析
典型二阶系统传递函数为：
绘制当ζ=0.4,ωn取2、4、6、8、10、12时的伯德图。
sys=tf（[4],[11.64]）
---------------
s^2+1.6s+4
bode（sys）
holdon
sys=tf（[36],[14.836]）
36
s^2+4.8s+36
sys=tf（[100],[18100]）
100
s^2+8s+100
3、稳定性分析
已知闭环系统的传递函数为：
4s^4+2s^3+10s^2+5s+10
G（s）=-----------------------------------------
s^5+s^4+8s^3+40s^2+30s
判断系统的稳定性，并给出不稳定极点。
sys=tf（[4210510],[1184030]）
4s^4+2s^3+10s^2+5s+10
---------------------------------
s^4+s^3+8s^2+40s+30
roots（[1184030]）
1.1658+3.4923i
1.1658-3.4923i
-2.4153
-0.9163
说明系统不稳定，且不稳定极点为1.1658+3.4923i和1.1658-3.4923i
4、系统仿真分析
4.1SISO系统的传递框所示，对系统进行仿真，求系统的动态响应
simulink，在新打开的窗口中选择File-->
New-->
Model
在untitled窗口中绘制图形如下：
num=[11058]
Ben=[11010516]
4.2某一系统由四个典型环节组成，如图所示，求输出量y的动态响应。
在untitled窗口中绘制图形如下
实验总结：
Ø
实验的主要难点
simulink系统仿真分析
自己掌握较为熟悉的部分
1.系统稳定性分析
3、时域分析
4、Matlab的数据表示、基本运算
5、
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