[管理信息化OA自动化]13级自动化自动控制原理实验指导书.docxVIP

{管理信息化OA自动

化}13级自动化自动控制

原理实验指导书

实验一初步认识MATLAB和控制系统仿真

一、实验目的

1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，掌握MATLAB仿真软件的使用方法。

2．掌握控制系统数学模型的多种描述方法及其仿真实现和互相转换。

3．熟悉控制系统仿真常用的MATLAB函数。

二、基础知识及MATLAB函数

Matlab是一个功能强大的数值计算、符号运算工具。我们可以很方便地处理线性代数中的矩阵计算，方程组的求解，微积分运算，多项式运算，偏微分方程求解，统计与优化等问题。

MATLAB语言以向量和矩阵为基本的数据单元,包括流程控制语句(顺序、选择、循环、条件、转移和暂停等)，大量的运算符，丰富的函数，多种数据结构，输入输出以及面向对象编程。这些既可以满足简单问题的计算，也适合于开发复杂的大型程序。MATLAB不仅仅是一套打好包的函数库，同时也是一种高级的、面向对象的编程语言。使用MATLAB能够卓有成效地开发自己的程序，MATLAB自身的许多函数，实际上也包括所有的工具箱函数，都是用M文件实现的。

1、启动MATLAB命令窗口

计算机安装好MATLAB之后，双击MATLAB图标，就可以进入命令窗口(CommandWindow)，此时意味着系统处于准备接受命令的状态，可以在命令窗口中直接输入命令语句。

MATLAB语句形式

变量＝表达式；

通过等于符号将表达式的值赋予变量。当键入回车键时，该语句被执行。语句执行之后，窗口自动显示出语句执行的结果。如果希望结果不被显示，则只要在语句之后加上一个分号（；）即可。此时尽管结果没有显示，但它依然被赋值并在MATLAB工作空间中分配了内存。

2、常用函数

1）常用的数学运算符

+,?,*（乘），/（左除），\（右除），^（幂）

2）常用数学函数

abs,sin,cos,tan,asin,acos,atan,sqrt,exp,imag,real,sign,log,log10,conj（共扼复数）等

3）多项式处理函数

①在MATLAB中，多项式使用降幂系数的行向量表示，如：多项式

x4-12x3+0x2+25x+116

表示为：p=[1-6]，使用函数roots可以求出多项式等于0的根，根用列向量表示。

若已知多项式等于0的根，函数poly可以求出相应多项式。r=roots(p)

r=

11.7473

2.7028

-1.2251+1.4672i

-1.2251-1.4672i

p=poly(r)

p=

-12-025116

②多项式的运算

l相乘conv

a=[123];b=[12]c=conv(a,b)=1476

conv指令可以嵌套使用，如conv(conv(a,b),c)

l相除deconv[q,r]=deconv(c,b)

q=123％商多项式r=000％余多项式

l求多项式的微分多项式polyderpolyder(a)=22

l求多项式函数值polyval(p,n)：将值n代入多项式求解。polyval(a,2)=11

③多项式的拟合

l多项式拟合又称为曲线拟合，其目的就是在众多的样本点中进行拟合，找出满足样本点分布的多项式。这在分析实验数据，将实验数据做解析描述时非常有用。

l命令格式：p=polyfit(x,y,n)，其中x和y为样本点向量，n为所求多项式的阶数，p为求出的多项式。

④多项式插值

l多项式插值是指根据给定的有限个样本点，产生另外的估计点以达到数据更为平滑的效果。所用指令有一维的interp1、二维的interp2、三维的interp3。这些指令分别有不同的方法（method），设计者可以根据需要选择适当的方法，

以满足系统属性的要求。Helppolyfun可以得到更详细的内容。y=interp1(xs,ys,x,’method’)

l在有限样本点向量xs与ys中，插值产生向量x和y，所用方法定义在method中，有4种选择：

lnearest：执行速度最快，输出结果为直角转折

llinear：默认值，在样本点上斜率变化很大

lspline：最花时间，但输出结果也最平滑

lcubic：最占内存，输出结果与spline差不多

4）绘图函数

plot（x1,y1,option1,x2,y2,option2,…）

x1,y1给出的数据分别为x,y轴坐标值，option1为选项参数，以逐点连折线的方式绘制1个