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机械工程控制基础 实验指导书 学号： 学号： 秦运红 310904010118 史日超 310904010119 2011年11月 概述： MATLAB是Math Works公司的软件产品，是一个高级的数值分析、处理和计算的软件，其强大的矩阵运算能力和完美的图形可视化功能，使得它成为国际控制界应用最广泛的首选计算机工具。 MATLAB具有良好的的可扩展性，其函数大多数为ASCII文件，可以直接进行编辑、修改；其工具箱可以任意增加，任何人可以生成自己的MATLAB工具箱。因此，很多研究成果被直接做成MATLAB工具箱发表。 SIMULINK是基于模型化图形的动态系统仿真软件，是MATLAB的一个工具箱，它使系统分析进入一个崭新的阶段，它不需要过多地了解数值问题，而是侧重于系统的建模、分析和设计。其良好的人机界面及周到的帮助功能使得它广为科技界和工程界采用。 因此，本实验将尽可能把MATLAB和SIMULINK工具应用于控制系统的分析和计算中。 实验一：用MATLAB进行部分分式展开 1、实验目的： （1）对MATLAB进行初步的了解； （2）掌握应用MATLAB对高阶函数进行部分分式的展开。 2、实验学时：3学时 3、实验方法：MATLAB有一个命令用于求B（S）/A（S）的部分分式展开式。 设S的有理分式为 F（S）=B（S）/A(S)=num/den=(b0Sn+b1Sn-1+…+bn)/(Sn+a1Sn-1+…+an) 式中ai和bi的某些值可能是零。在MATLAB的行向量中，num和den分别表示F(S)分子和分母的系数，即 num=[b0 b1 … bn] den=[1 a1 … an] 命令 [r,p,q]=residue(num,den) MATLAB将按下式给出F（S）部分分式展开式中的留数、极点和余项： 有：r(1)、r(2)…r(n)是函数的留数；p(1)、p（2）、…p(n)是函数的极点；K（s）是函数的余项。 4、实验内容 （1）试求下列函数的部分分式的展开式，写出程序语句和部分分式的结果 程序语句： num=[1 11 39 52 26] num = 1 11 39 52 26 den=[1 10 35 50 24] den = 1 10 35 50 24 [r,p,q]=residue(num,den) 结果： r = 1.0000 2.5000 -3.0000 0.5000 p = -4.0000 -3.0000 -2.0000 -1.0000 q = 1 （2）试求下列函数的部分分式的展开式，写出程序语句和部分分式的结果 程序语句： num=[1 4 6]; den=[1 3 3 1] den = 1 3 3 1 [r,p,q]=residue(num,den) 结果 r = 1.0000 2.0000 3.0000 p = -1.0000 -1.0000 -1.0000 q = [] 实验二：时域特性的计算机辅助分析 1、实验目的： （1）对MATLAB进行进一步的了解； （2）掌握应用MATLAB求解高阶系统的各种时域响应的求法； （3）掌握系统零极点的求法，从而判断系统的稳定性。 2、实验学时：3学时 3、实验方法： （1）impluse(num,den)，得到传递函数G(S)=num(S)/den(s)表示的脉冲响应曲线； （2）impluse(num,den,t)，得到传递函数G(S)=num(S)/den(s)表示的脉冲响应曲线，并可指定时间t； （3）step(num,den)，得到以得到传递函数G(S)=num(S)/den(s)表示的脉冲响应曲线； （4）step(num,den,t)，得到以得到传递函数G(S)=num(S)/den(s)表示的脉冲响应曲线, 并可指定时间t； (5) lsim(num,den,u,t)计算连续系统的任意输入响应, 得到以得到传递函数G(S)=num(S)/den(s)表示的u输入的响应曲线, 并可指定时间t； （6）root(den)，得到多项式den的根； （7）pzmap(num,den)，得到传递函数G(S)=num(S)/den(s)表示的系统的零极点图，“×”表示极点，“O”表示零点。 4、实验内容 （1）已知某高阶系统的传递函数为 求该系统的单位