系统仿真综合实指导书.doc

系统仿真综合实验指导书 电气与自动化工程学院2006年月 MATLAB语言基本程序设计，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和设计MATLAB语言应用》及《 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。 2006年1月 实验一 m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《控制系统数字仿真与CAD(第2版)》P56-92。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink: 1．在Command window中，键入simulink，回车。 2．单击工具栏上Simulink图标。 启动Simulink后，即打开了Simulink库浏览器（Simulink library browser）。在该浏览器的窗口中单击“Create a new model（创建新模型）”图标，这样就打开一个尚未命名的模型窗口。把Simulink库浏览器中的单元拖拽进入这个模型窗口，构造自己需要的模型。对各个单元部件的参数进行设定，可以双击该单元部件的图标，在弹出的对话框中设置参数。 实验内容 1 用MATLAB可以识别的格式输入下面两个矩阵 再求出它们的乘积矩阵C，并将C矩阵的右下角2×3子矩阵赋给D矩阵。赋值完成后，调用相应的命令查看MATLAB工作空间的占用情况。 2 用MATLAB语言实现下面的分段函数 3 分别用for和while循环结构编写程序，求出 并考虑一种避免循环的简洁方法来进行求和。 4 选择合适的步距绘制出下面的图形 （1），其中 （2），其中 5 对下面给出的各个矩阵求取各种参数，如矩阵的行列式、秩、特征多项式、范数等。 ， ， 6 求解下面的线性代数方程，并验证得出的解真正满足原方程。 (a)，(b) 7 假设有一组实测数据 x 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 y 2.3201 2.6470 2.9707 3.2885 3.6008 3.9090 4.2147 4.5191 4.8232 5.1275 绘制出各种插值算法下的拟合效果。 假设已知该数据可能满足的原型函数为，试求出满足下面数据的最小二乘解a,b,c,d的值。 8 考虑著名的Van der Pol方程 ， 选择状态变量，建立系统状态方程模型，利用MATLAB编写程序求解。 利用Simulink建立系统模型并求解。 9 考虑简单的线性微分方程 试用Simulink搭建起系统的仿真模型，并绘制出仿真结果曲线。 *(2) 若给定的微分方程变成时变线性微分方程， 试用Simulink搭建起系统的仿真模型，并绘制出仿真结果曲线。 10* 建立下图所示非线性系统的Simulink模型，并观察在单位阶跃信号输入下系统的输出曲线和误差曲线。 11 教材《控制系统数字仿真与CAD》P93 习题3-8 实验 经典控制系统分析 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