控制工程MATLAB实验报告Word文档格式.docx

1、（1）. 输入 A=7 1 5;2 5 6;3 1 5，B=1 1 1; 2 2 2;3 3 3，在命令窗口中执行下列表达式，掌握其含义：A（2, 3） A（:,2） A（3,:） A（:,1:2:3） A（:,3）.*B（:,2） A（:,3）*B（2,:） A*B A.*BA2 A.2 B/A B./A （2）.输入 C=1:20，则 C（i）表示什么？其中 i=1,2,3,10；（3）.查找已创建变量的信息，删除无用的变量；（4）. 试用 help命令理解下面程序各指令的含义：clear t =0:0.001:2*pi;subplot（2,2,1）;polar（t, 1+cos（t） s

2、ubplot（2,2,2）;plot（cos（t）.3,sin（t）.3） subplot（2,2,3）;polar（t,abs（sin（t）.*cos（t） subplot（2,2,4）;polar（t,（cos（2*t）.0.5）4 实验步骤： 打开MATLAB程序，将实验内容中的题目依次输入MATLAB中，运行得到并记录结果，最后再对所得结果进行验证。5 实验报告内容（1） A=7 1 5;3 1 5A = 7 1 5 2 5 6 3 1 5 B=1 1 1;3 3 3B = 1 1 1 2 2 2 3 3 3 A（2, 3） “ 取矩阵A中第二行第三列的元素”ans = 6 A（:,2

3、） “ 取矩阵A中第二列的元素” 1 5 A（3,:） “ 取矩阵A中第三行的元素”3） “使矩阵的第一列到第二列，第二例到第三列，构成新的2*3的矩阵” 7 5 2 6 3 5,2） “取矩阵A的三列和B的第二列，对应元素一次相乘” 12 15） “取矩阵A的三列和B的第二行，对应元素进行叉乘” 10 10 10 12 12 12 A*B “矩阵进行叉乘” 24 24 24 30 30 30 20 20 20 A.*B “两矩阵对应元素相乘” 4 10 12 9 3 15 A2 “矩阵A叉乘上矩阵A” 66 17 66 42 33 70 38 13 46 A.2 “举证A中的元素翻倍” 49

4、 1 25 4 25 36 9 1 25 B/A “矩阵B除以矩阵A” 0.1842 0.2105 -0.2368 0.3684 0.4211 -0.4737 0.5526 0.6316 -0.7105 B./A “两矩阵对应元素相除” 0.1429 1.0000 0.2000 1.0000 0.4000 0.33331.0000 3.0000 0.6000（2） C=1:20C = 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19C（i）表示奇数 2*i-1（3）查找已创建变量的信息，删除无用的变量clear “清除” “定义时间向量” “定义多块图画的绘图位置” polar（t, 1+co

5、s（t） “绘制函数图像”（4）polar（t,（cos（2*t）.0.5）实验二 MATLAB控制系统工具箱使用（1）了解Matlab控制系统工具箱中常用函数.（2）掌握模型转换方法以及奈氏图、伯德图的绘制。（3）掌握系统脉冲、阶跃等响应的仿真方法计算机Win7、Matlab7.0软件（1）利用residue函数求取传递函数的部分分式展开式（2）利用tf函数构建系统传递函数（3）利用impulse、step、lsim等函数仿真系统的单位脉冲、阶跃、速度响应。（4）画出单位负反馈的开环传递函数的在频率0.01-100rad/s间的伯德图（5）画出系统的乃奎斯特图4 实验步骤及内容（1） 写出传

6、递函数的部分展开式a. 列些分子num、分母den的系数 b. 利用residue（num,den） 求出零极点和余项 实验运行结果：r = 1.0000 2.5000 -3.0000 0.5000 p =-4.000 -3.0000 -2.000 -1.0000 k=1（2）对于系统A.首先利用conv函数展开分母，获得各阶系数，此时num=14 21;den=conv（conv（conv（1 0 0, 3 1）,conv（1 2,1 2）, 5 0 3 8）b.再利用tf函数构建传递函数运行结果:G（S）= （3）a. 用tf（num,den）函数构建高阶系统传递函数b.构建时间向量t c

7、 用函数impulse及step仿真系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应d. 用lism函数仿真系统速度响应e. 程序调试成功后实验结果：A impulse 单位脉冲信号实验结果 B step 单位阶跃信号仿真结果C lism函数仿真系统速度响应（4）绘制单位负反馈的开环传递函数的伯德图。a. 写出num，denb. 用logspace函数设定频率范围c 利用bode函数输入幅值增益、相位d. 把增益值转换为分贝值e. 添加网格线，并生成二行一列的图表f. 用semilogx在两个图标中分别生成幅值频率和相频特性曲线。g. 用margin函数获取开环的幅值裕量和相位裕量。h. 程序调试后写入实验报

8、告margin函数获取开环的幅值裕量和相位裕量。Gm = Inf Pm =126.0768 wcg =NaN wcp = 7.2725实验三 MATLAB数字控制器设计初步（1）掌握离散信号z变换和z逆变换的matlab方法（2）掌握离散系统的系统函数零极点分布与系统频率特性的matlab实现方法（3）掌握matlab计算差分方程的方法。（1）找到matlab的符号运算工具箱提供的z变换函数ztrans与反变换函数iztrans，通过help理解其用法，并掌握符号表达式的构建和应用。F=ztrans（f） %求符号函数f的z变换，返回函数的自变量为z；F=ztrans（f,w） %求符号函数f

9、的z变换，返回函数的自变量为w；F=ztrans（f,k,w） %对自变量为k的符号函数f求z变换，返回函数的自变量为w。f=iztrans（F） %对自变量为z的符号函数F求逆z变换，返回函数的自变量为n；f=iztrans（F,k） %对自变量为z的符号函数F求逆z变换，返回函数的自变量为k；f=iztrans（F,w,k） %对自变量为w的符号函数F求逆z变换，返回函数的自变量为k。4 实验步骤及实验内容（1）.已知序列，求其z变换。解：在命令窗口中输入如下命令，即可完成f（k）的z变换 syms k f=sym（2（-k）; %定义序列 F=ztrans（f） %求z变换 F = z/

10、（z - 1/2）（2）已知一离散系统的系统函数，求其冲激响应h（k）。运行如下M文件，syms k zH=sym（z/（z2+3*z+2）h=iztrans（H,k） %求逆z变换h = （-1）k - （-2）k （3） MATLAB的zplane函数用于系统函数的零极点图的绘制,调用方式为：zplane（b,a） 其中， b、a分别为系统函数分子、分母多项式的系数向量例.已知一离散系统的系统函数，试绘制其零极点图。在MATLAB的命令窗口中输入如下命令，即可得到其零极点图（图7-1）。 a=1 3 2; b=1 -0.7 0.1; zplane（b,a） %绘制其零极点图（4） 若描述离

11、散系统的差分方程为，已知激励，初始状态y（-1）=1,y（-2）=0，求系统的零输入响应，零状态响应。【解】将差分方程两边取z变化的，进整理，得，前一部分为零输入响应，后一部分为零状态响应。将y（-1）=1,y（-2）=0代入第一部分，则零输入响应的表达式为，因此经过z的逆变化得，同理，则零状态激励响应响应的表达式为，如果直接利用iztrans函数进行编程求解如下clcsyms zy=0.5*（1/z-1）/（1+1/2*z-1/2*z2）y=iztrans（y）结果：1/2*charfcn1（n）-3/4*charfcn0（n）+1/12*2n+2/3*（-1）n（5）已知，通过部分分式展开

12、法求F（z） 。F=sym（s+2）/（s*（s+1）2*（s+3）%传递函数F（s）进行符号定义numF,denF=numden（F） ;%提取分子分母pnumF=sym2poly（numF） ;%将分子转化为一般多项式pdenF=sym2poly（denF） ;%将分母转化为一般多项式R,P,K=residue（pnumF,pdenF）%部分分式展开对应部分分式分解结果为：实验四 控制系统数学模型的MATLAB实现（用MATLAB展开及合并部分分式）（1）掌握matlab展开部分分式的方法3 实验步骤及实验内容（1）用matlab展开部分分式 用num和den分别表示G（s）的分子和分母多项式，即MATLAB提供函数reside用于实现部分分式展开，其句法为r, p, k=reside（num,den）其中，r, p分别为展开后的留数及极点构成的列向量；k 为余项多项式行向量。若无重极点，MATLAB展开后的一般形式为：