MATLAB与机电系统仿真_第二章
matlab电机仿真
学院：机电学院班级：机自09-2班姓名：谢伟学号：03090943报告关于电机互锁的仿真报告我们要先明确什么叫互锁互锁，说的是几个回路之间，利用某一回路的辅助触点，去控制对方的线圈回路，进行状态保持或功能限制。
一般对象是对其他回路的控制.例如：上图是一个很典型的互锁电路图，实现的功能是电机的正反转，当实现正传的时候，关闭断路器Qs，按下正向按钮SB3，SB3的常闭触点断开，是KM2不工作，SB3的常开触点闭合，是电磁铁KM1得电，线圈KM1吸合实现自锁，电机实现正向转动，同时线圈的常闭触点断开，保证KM2不工作，防止电路短路导致的电路故障，当实现反向转动时，按下反向按钮SB2，SB2的常闭触点断开，KM1不得电，电机无法正向转动，SB2的常开触点闭合，KM2得电，线圈KM2吸合实现自锁，电机实现反向转动，同时线圈KM2 的常闭触点断开，保证KM1不工作。
以上当电机正转时保证电机反转电路断开，反转保证正转电路断开的方法叫作互锁。
利用的是两个常闭辅助触点来实现其功能的。
在实际工作中，由于坏境是变化的，负载也随着环境的变化而变化，为了测试电动机在不同负载环境下的运转情况，我们必须测试一系列不同的或者双向的负载加在电机轴上的电机反应。
此外，一个理想的负载应该回归到发电机从电网上吸收的能量。
这样的负载应该有一个有四象限的DC2或者DC4的直流电产生，这测试的时候应该通过刚性轴这两个电动机进行机械耦合连接。
因此，这个仿真实验需要两个电动机模型，AC4电动机和DC2电动机。
其中，AC4电动机是一个直流三相感应异步电动机，DC2是一个直流单向整流电动机。
在这样的系统里，一个电动机负责速度参数的设定，一个电动机负责力矩参数的设定.同时每个电动机可以充当马达或者发电机。
DC2的额定参数一般是3马力，240伏特，1800转每分钟。
AC4电动机的额定参数是3马力，380伏特，60赫兹，4级。
上图为直流电动机的工作原理图上图为桥式整流电路图注意：对于两个电动机的信号控制可以使用用户界面的最下方的机械输入菜单，下图显示了再马达—发电机结构中如何去模拟刚性轴的互相连接。
基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法研究
基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法研究机电动力系统是指组成系统的机械、电气和控制等部分之间相互作用的力学、电气和能量转换装置的集合。
其建模与仿真方法的研究对于系统的分析、优化以及性能评估十分重要。
本文将基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法进行研究。
首先，机电动力系统的建模是基于实际系统的动力学和控制特性进行描述。
对于机械系统，可以使用欧拉-拉格朗日方法进行建模，得到系统的运动方程。
对于电气系统，可以使用基尔霍夫电流法、基尔霍夫电压法等方法进行建模。
对于控制系统，可以使用状态空间法或者传递函数法进行建模。
基于这些方法，可以将机电动力系统描述为一组常微分方程或者微分代数方程。
其次，仿真是利用计算机模拟机电动力系统的运行过程。
MATLAB作为一种强大的数学计算工具和仿真环境，可以实现机电动力系统的建模和仿真。
使用MATLAB的Simulink工具箱，可以构建机电动力系统的框图模型，并通过连接各个子系统的信号线来描述系统动态行为。
此外，Simulink还提供了丰富的信号处理、控制设计和参数优化等功能，方便进行系统仿真和性能评估。
在进行机电动力系统仿真之前，需要对系统的输入信号进行设定。
可以使用恒定输入、周期性输入或者随机输入等方式来模拟实际工作条件。
接下来，可以利用数值方法对系统模型进行求解，并通过绘制波形图、频谱图等方式来分析系统的响应和性能。
除了Simulink工具箱，MATLAB还提供了多种工具和函数用于机电动力系统的建模和仿真。
例如，MATLAB的Control System Toolbox提供了用于控制设计和分析的函数和工具；MATLAB的Simscape工具箱专门用于动态系统建模和仿真；MATLAB的Optimization Toolbox用于参数优化和系统辨识等。
总结起来，基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法主要包括使用Simulink工具箱构建系统模型、设定输入信号、数值求解和性能分析等步骤。
matlab-电机控制综合仿真任务书
任务一：利用Simpowersystem里面自带的DC电机模块，完成他励直流电机单闭环调速仿真，速度调节用PI控制方法，要求封装PI模块，给定速度100rad/s，负载由空载到1s时跳变到20N。
调节不同的PI参数，观察仿真结果总结速度波形、转矩波形的变化规律。
另外要求将scope图中的4条曲线参数导出到工作空间，并用subplot和plot函数画在同一个窗口中，每个子图加上对应的标题。
写报告时必须仿真模型图和绘制的曲线图电机相关参数如下：任务二：利用Simulink 基本模块搭建他励直流电机闭环调速系统直流电机子模块，根据以下电机数学模型搭建e M a T C I =Φe L m d T T B J dtωω--= 电机模块要求封装，参数20.05kg m J =⋅，0.02N m s m B =⋅⋅，165m C =，0.01Wb f Φ=点击封装模块时输入。
PI 控制模块要求封装，调节不同的PI 参数，得到不同的速度波形。
写报告时，要给出仿真模型和不同PI 参数的速度波形。
任务三：修改任务二的模型，使其PI 控制参数来自外部变量设定，将速度偏差的仿真结果导出到工作空间（workspace ），用m 文件编写一段循环程序调用任务二的仿真模型（调用函数为sim ），在m 文件中实现对PI 参数的调整，处理数据，得到满意的控制参数，绘制仿真结果曲线图。
M 文件中包含：设定PI 参数――调用仿真模型――速度偏差的最后100个数据点平均值是否小于某个设定值eps ――不满足，则修改PI 参数（用循环的方式修改）……最后用plot 画出速度和转矩波形，用subplot 将两个图画在一个窗口。
求数组长度函数length()，求平均值函数mean()，Subplot ，plot任务四：异步电机调速方法仿真从Help－Demos－SimPowerSystems－General Demos中调出AC Motor Drive - Vector Control (discrete) （power_acdrive.mdl）和Asynchronous Machine （power_pwm.mdl），运行看看结果，并找到相应的模块在哪，并试着自己建立同样的模型。
机电系统动态仿真-基于MATLABSimulink课程设计
机电系统动态仿真-基于MATLAB Simulink课程设计简介机电系统是由电气、机械及控制部分组成的复杂系统。
动态仿真是一种研究系统行为的方法，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理。
本课程设计旨在介绍机电系统动态仿真的基本原理和方法，并使用MATLAB Simulink软件进行实践操作。
课程内容本课程设计包括以下几个部分：1. 机电系统简介介绍机电系统的组成部分、基本特性及其应用场景，旨在让学生对机电系统有一个全面的认识和了解。
2. MATLAB Simulink简介介绍MATLAB Simulink的基本使用方法，包括模块的添加、参数的设置和仿真结果的显示等。
3. 机电系统建模使用MATLAB Simulink软件对机电系统进行建模，包括机械部分、电气部分及控制部分等。
4. 系统仿真利用所建立的机电系统模型进行系统仿真，包括控制器输出、系统响应等结果分析。
5. 结果分析对仿真结果进行对比分析，分析不同参数条件下系统的运行情况，找出系统的优化方案。
实践操作为了让学生更好地掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，本课程设计还包括以下的实践操作：1. 模型建立使用MATLAB Simulink工具箱，建立一个简单的机电系统模型。
2. 参数设置调整模型内参数，观察系统响应情况。
3. 仿真并分析结果执行仿真操作，对仿真结果进行分析，并尝试不同参数条件下系统的运行情况。
4. 优化方案结合分析结果，提出相应的优化方案，并重新设置参数进行仿真。
5. 实验报告整理实验数据、结果和分析，撰写实验报告。
实验环境本课程设计使用的软件工具为MATLAB Simulink，需要学生提前安装并掌握基本使用方法。
课程收获通过本课程的学习和实践操作，学生能够初步掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，了解MATLAB Simulink的基本使用方法，从而更好地理解机电系统的运行原理和优化方案。
同时，学生能够提高实际操作能力，加强分析和解决问题的能力。
matlab课程设计--基于Matlab的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真
matlab课程设计--基于Matlab 的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真班级：自动化12-1班姓名：学号：指导老师：前言MATLAB是一种对技术计算高性能的语言，它集成了计算、可视化和编程于一个易用的环境中。
在此环境下，问题和解答都表达为我们熟悉的数学符号。
典型的应用有：1.数学和计算；2.算法开发；3.建模、模拟和原形化；4.数据分析、探索和可视化；5.科学与工程制图；6.应用开发，包括图形用户界面的建立。
MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。
由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信号与系统课程的需求。
例如解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换和z正反变换等。
MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲击响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析和零极点图绘制等内容。
数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。
此次课程设计主要是为了进一步熟悉对matlab软件的使用，以及学会利用matlab对直流电机双闭环调速系统这种实际问题进行处理，将理论应用于实际，加深对它的理解。
目录前言第一章Matlab软件简介1.1 Matlab的产生和历史背景 (1)1.2 Matlab的语言特点 (2)第二章系统介绍2.1 设计参数要求 (4)2.2 稳态参数计算 (4)2.3 电流环设计 (5)2.4 转速换设计 (8)第三章仿真调试3.1 仿真结果分析 (11)3.2 转速电流双闭环程序流程框图 (11)3.3 Matlab源程序 (12)第四章总结 (14)参考文献第一章 Matlab软件简介1.1 Matlab的产生和历史背景在20世纪70年代中期，Cleve Moler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库。
基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法研究
基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法研究机电动力系统是指由电力系统和机械系统组成的复杂系统，它涉及到电力的生成与传输、机械运动的控制和能量转化等多个方面。
对于机电动力系统的建模与仿真，可以通过MATLAB软件来进行研究和实现。
一、机电动力系统建模方法1. 电力系统建模：电力系统由发电机、变压器、电缆、断路器、负载等组成，可以将其建模为电气网络。
可以使用MATLAB的Simulink工具箱来建立电力系统模型。
在建立模型时，需要考虑发电机的动力学特性、负载的特性以及电路的拓扑结构等，可以采用不同的电路元件进行建模，如电阻、电感、电容等。
2. 机械系统建模：机械系统由电动机、传动装置、负载等组成，可以将其建模为动力学系统。
可以使用MATLAB的Simulink工具箱来建立机械系统模型。
在建立模型时，需要考虑电动机的转矩特性、传动装置的动力学特性以及负载的特性等，可以采用不同的机械元件进行建模，如惯性元件、摩擦元件等。
3. 机电耦合建模：机电动力系统是电力系统和机械系统的耦合系统，需要将电力系统和机械系统的模型进行耦合建模。
可以使用MATLAB的Simulink工具箱来建立机电耦合模型。
在建立模型时，需要考虑电力系统和机械系统之间的能量转换和信息传递等关系，可以通过引入耦合元件和耦合方程来实现机电耦合模型。
二、机电动力系统仿真方法1.参数仿真：通过改变机电动力系统的参数来进行仿真分析。
可以通过修改电力系统和机械系统的参数，如发电机的额定功率、电动机的额定电流等，来分析机电动力系统的性能指标，如功率因数、效率等。
2.稳态仿真：用于分析机电动力系统的稳定运行状态。
可以根据机电动力系统的稳态方程，设置合适的边界条件，进行稳态仿真分析，包括功率平衡、电压稳定等。
3.动态仿真：用于分析机电动力系统的动态响应。
可以通过给系统施加不同的输入信号，如负载变化、电压突变等，来研究机电动力系统的瞬态响应和稳定性能，如过电压、过电流等。
基于MATLABSimulink的机电一体化系统的仿真分析实验
实验五、基于MATLAB/Simulink的机电一体化系统的仿真分析实验一、实验目的机电一体化系统建模是进行机电一体化系统分析与设计的基础，通过对系统的简化分析建立描述系统的数学模型，进而研究系统的稳态特性和动态特性，为机电一体化系统的物理实现和后续的系统调试工作提供数据支持，而仿真研究是进行系统分析和设计的有利方法。
本实验目的在于通过实验使同学对机电一体化系统建模方法和仿真方法有初步的了解，初步掌握在MA TLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。
（1）掌握机电一体化系统数学建模的基本方法（2）掌握机电一体化系统数学仿真的基本方法和步骤。
（3）掌握在MA TLAB/ SIMULINK环境下对机电一体化系统数学模型进行仿真的方法。
二、实验器材（1）计算机（2）MA TLAB/ SIMULINK软件三、实验原理（一）建立数学模型以一定的理论为依据把系统的行为概括为数学的函数关系，包括以下内容：1）确定模型的结构，建立系统的约束条件，确定系统的实体、属性与活动。
2）测取有关的模型数据。
3）运用适当理论建立系统的数学描述，即数学模型。
4）检验所建立的数学模型的准确性。
机电一体化系统数学模型的建立是否得当，将直接影响以此为依据的仿真分析与设计的准确性、可靠性，因此必须予以充分重视，以采用合理的方式、方法。
（二）机电一体化系统的计算机数字仿真实现1）根据已建立的数学模型和精度、计算时间等要求，确定所采用的数值计算方法。
2）将原模型按照算法要求通过分解、综合、等效变换等方法转换为适于在数字计算机上运行的公式、方程等。
3）用适当的软件语言将其描述为数字计算机可接受的软件程序，即编程实现。
4）通过在数字计算机上运行，加以校核，使之正确反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。
（三）．凑试法确定PID调节参数凑试法是通过模拟或闭环运行（如果允许的话）观察系统的响应曲线（例如阶跃响应），然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID调节参数。
Matlab与机电系统仿真
课程名称： Matlab与机电系统仿真总学时： 32 授课班级：电气071-31仿真模型：一、参数计算1、 发电厂发电机：Sn=2*15MVA, Un=6.3KV2、 发电厂负载 ：Un=6.3KV,Pn=10MVA ， Qn=8Mvar3、 变电所一负载： Un=11KV ,Pn=20MVA ，Qn=15Mvar4、 变电所二负载： Un=11KV,Pn=8MVA ，Qn=6Mvar5、 发电厂变压器A 及变电所Ⅰ ： MVA S B 10= U U av B =SUP R R NN KTAT 2211000== ZR R BA T R ==**1=10*100059S U U XXNNK TAT 100(%)21==ZX X BA T X ==**1=pi*100105.06、 变电所变压器二： MVA S B 10= U U av B =SU P R NN KT 2221000= ZR BT R=*2=16*16*10086S U UXNN KT 100(%)22=ZX BT X=*2=pi*100105.07、线路参数：r=0.45Ω/km x=0.433Ω/km g=0 b=2.62*610 S/km二、潮流分布及电机初始化设置打开Powergui模块，点击“潮流计算和电机初始化”按键，进入潮流计算和电机初始化设置窗口，如图所示。
该窗口只显示了一个电机模块，名为A，选中该模块，将节点类型选为“P&Q节点”，Uab设置为“6300V”，有功功率设为“24MW”，并点击“Update Load Flow”按键，进行负荷潮流，窗口左侧将显示更新后的负荷潮流分布情况。
之后重新打开同步发电机参数对话窗口，可以看到，初始状态已自动更新了。
从初始化设置得到的参数可知PN =24MW,QN=18MVar,cosΦ=0.8.与实际的同步发电机参数对比得出初始化设置正确。
结果如图2-1图2-1三、（1）测量发电机端AB间线电压的有效值时，可以用三相电压电流表模块V-I-M加有效值测量模块RMS来进行测量。
Matlab电力系统工具箱在电力系统机电暂态仿真中的应用
通过一个实际的应用实例来分析如何使用PSCADEMTDC进行机电暂态与电磁暂 态混合仿真。假设有一个230kV的电力系统，其中包含一个主变电所、一条架空 线路和一组分布式发电系统。该系统的母线受到一个大的扰动，导致系统发生振 荡。为了研究该系统的稳定性，我们可以使用PSCADEMTDC进行混合仿真。
参考内容三
引言
随着电力系统的不断发展，对电力系统仿真的准确性和速度提出了更高的要 求。电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真技术是一种新兴的技术，可以对电力 系统进行更准确、更快速的仿真。本次演示旨在探讨电力系统机电暂态和电磁暂 态混合仿真技术的研究内容及未来研究方向。
机电暂态仿真技术
机电暂态仿真技术是电力系统仿真的重要方法之一，主要研究电力系统的动 态行为。传统电路仿真方法通过建立电路模型来模拟电力系统的运行状态，具有 计算速度快、内存占用小的优点，但难以模拟复杂电力系统的动态行为。时域分 析方法则通过在时域中对系统进行采样和计算，可以更准确地模拟电力系统的动 态行为，但计算速度较慢，需要大量的计算资源。
谢谢观看
在应用方面，Matlab电力系统工具箱具有以下特点：
1、提供了多种电力系统的元件模型，可以满足各种不同电力系统的仿真需 求。
2、支持自定义模块，用户可以根据实际需要编写自己的模块，扩展了仿真 的灵活性。
3、提供了强大的数据分析功能，可以对仿真结果进行详细的分析和处理。
参考内容
电力系统暂态稳定性是电力系统的关键特性之一，对于保证电力系统的正常 运行和稳定供电具有重要意义。随着科学技术的不断发展，计算机仿真技术在电 力系统暂态稳定性分析中得到了广泛应用。其中，MATLAB是一种功能强大的数值 计算和仿真软件，在电力系统暂态稳定性仿真研究中具有重要应用价值。
电机课设MATLAB仿真过程详细说明
电机课设MATLAB仿真过程详细说明
电气1007班李兵
1.打开simulink元件库（如图）双击椭圆位置
2.打开后如下图所示：
3.拖动左侧滑条找到simpowersystems子库，如图
4.我们需要用到的原件基本都在这个库里面了，下面一一把它们找到
异步电动机：选择实际值的模型：
三相交流电源（建议使用三个单项交流电压源组合，参数简单）：
别忘了加上一个powergui模块，否则仿真运行时会报错：
5.测量元件示波器：框内依次打开就可以找到示波器了，如图
6.测量辅助元件：bus selector
7.对于电机带负载起动或空载起动方式选择所加负载转矩
带负载起动：
空载起动：
8.现在已经知道了元件的具体位置，接下来建立仿真模块（Ctrl+N）把我们需要
的元件拖到新建的界面上，连线就得到下图所示：
只有绕线式电机才有a b c 三个接线端的，除了串电阻调速的第二步外，这三个端子直接短接起来就好了。
9.电机参数：
10.电源参数
11.仿真测量
12.设置仿真的时间后就可以进行最后的仿真了
13.关于机械特性的作图，通常采用代码作图（要明白每一语句的意思），也可以尝试用simulink做出机械特性图，。
基于matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法
基于matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法1. 建立永磁同步电机模型
我们可以通过matlab中的Simulink工具箱建立永磁同步电机的模型，模型中包括电机本身和电机驱动系统。
该模型可以包括各种控制系统，比如位置控制、速度控制、电流控制等。
2. 设计控制系统
根据永磁同步电机的特性和实际控制需求，选定相应的控制策略。
常见的控制策略有FOC（磁场定向控制）、DTC（直接扭矩控制）等。
设计控制系统包括建立系统数学模型、设计控制算法、仿真验证等步骤。
3. 仿真实现
在matlab中进行仿真实现，根据设计的控制系统和模型参数，运行仿真程序，验证设计的控制系统的性能和功能是否符合实际控制要求，以此优化和完善控制系统。
4. 实验验证
在实验室或者实际应用场景中，进行实验验证，对控制系统进行调试和优化。
实
验验证可以通过实际硬件搭建或者仿真器件模拟等方式实现。
根据验证结果，并结合实际应用需求，对控制系统进行进一步优化和改进。
机电控制系统——基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计和仿真
《机电控制系统分析与设计》课程大作业一基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：0808108学号：12姓名：林珍坤一、 设计参数转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动。
电机参数：额定功率 200W ； 额定电压 48V ； 额定电流 4A ；额定转速 500r/min ；电枢回路总电阻 R=8Ω； 允许电流过载倍数 λ=2； 电势系数C e =·min/r ； 电磁时刻常数T L =； 机电时刻常数 T m =；电流反馈滤波时刻常数T oi =； 转速反馈滤波时刻常数T on =1ms要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压U *nm =U *im =10V ； 两调节器的输出限幅电压为10V ；PWM 功率变换器的的开关频率f=10kHz ； 放大倍数K=；动态参数设计指标： 稳态无静差；电流超调量i δ≤5%；空载启动到额定转速时的转速超调量δ≤25%； 过渡进程时刻t s =。
二、 设计计算1. 稳态参数计算按照两调节器都选用PI 调节器的结构，稳态时电流和转速误差均应为零；两调节器的输出限幅值均选择为12V电流反馈系数；A V A VI U im /25.14210nom *=⨯==λβ转速反馈系数：r V r Vn U nm min/02.0min/50010max *⋅===α2. 电流环设计（1）确按时刻常数电流滤波时刻常数T oi =，按电流环小时刻常数环节的近似处置方式，则s T T T oi s i 0003.00002.00001.0=+=+=∑（2）选择电流调节器结构电流环可按典型Ⅰ型系统进行设计。
电流调节器选用PI 调节器，其传递函数为ss K s W i i iACR ττ1)(+= （3）选择调节器参数 超前时刻常数：i τ=T L =电流环超调量为σi ≤5%，电流环开环增益：应取5.0=∑i I T K ，则I K =i T ∑5.0=0003.05.0= 于是，电流调节器比例系数为0.00881666.6717.781.25 4.8i i I s R K K K τβ⨯=⋅=⨯=⨯ （4）查验近似条件电流环截止频率ci ω=I K =1666. 67 1/s1）近似条件1：ci ω ≤sT 31此刻，s T 31=0003.01=>ci ω，知足近似条件。
机电系统设计与仿真―Matlab工程应用
机电系统设计与仿真―Matlab工程应用课程编码：202721课程英文译名：EngineeringApplicationofMatlab课程类别：专业课开课对象：机械自动化专业开课学期：第6学期学分：2.5学分；总学时：40学时；理论课学时：32学时；实验学时：学时；上机学时：8学时先修课程：高等数学、工程数学、大学物理、C语言、控制工程基础等教材：《掌握和精通MATLAB》，张志涌、刘瑞桢，机械工业出版社，1999（暂定）参考书：【1】MATLAB基础及其应用，清源计算机工作室编著，机械工业出版社，2000。
【2】MATLAB语言与自动控制系统设计，魏克新、王云亮，机械工业出版社，2001。
一、课程的性质、目的和任务MATLAB语言是国际上公认的最优秀的科技应用软件之一，它以复数矩阵为基本计算单元，功能强大且界面友好，是应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学乃至科技文字处理不可缺少的基础软件。
学习该课程的目的是使学生掌握MATLAB语言的基本编程技能，同时学会使用该软件对各种具体问题进行分析研究的基本方法，为从事科学研究奠定基础。
二、课程的基本要求1．熟练掌握MATLAB语言的数字计算功能、数据可视化功能和建模仿真功能。
2．理解和掌握MATLAB语言在线性代数、矩阵分析、数字计算和优化、控制理论分析、过程控制、建模和仿真等领域的理论研究和工程分析中的应用，掌握相应的MATLAB语言工具箱。
3．具备一定的编程能力，能利用MATLAB对实际问题进行分析的能力。
三、课程的基本内容及学时分配第一章概论（1学时）1.MATLAB简介；2.Maple的概述；3.Mathmatica概述；4.MathCAD概述。
第二章MATLAB的基础准备及入门(1学时)1.对外部系统的要求；2.MATLAB的安装；3.MATLAB的目录结构与环境变量；4.MATLAB入门；5.MATLAB的在线查询；6.用户目录的建立和搜索路径。
Maltab与机电系统仿真实验讲义
实验一MATLAB基本操作与矩阵运算实验目的1、熟悉Matlab软件的基本操作方法2、掌握Matlab矩阵和数组的基本运算3、了解Matlab的常用函数的使用方法实验学时：2学时实验原理MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。
MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（Command Window）、m-文件编辑窗口（Edit Window）和图形窗口（Figure Window）。
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，或其它棒状图、极坐标图等。
MATLAB常用操作命令和运算符如下：clear——清除工作空间变量clc ——清除命令窗口内容path ——设置路径cd ——设置当前目录符+——矩阵的加法运算符-——矩阵的减法运算符*——矩阵的乘法运算符\——矩阵的左除运算符/——矩阵的右除运算符^——矩阵的乘方linspace ——产生线性等分向量inv ——矩阵求逆poly ——创建多项式polyval ——多项式求值polyfit ——多项式拟合实验内容1.自由练习Matlab 软件的操作2、已知矩阵 A=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡987654321。
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2.2 MATLAB语言的基本元素
注意事项：
1
MATLAB设置了一些永久变量，使用时请注意。 标点符号在matlab里有特殊用途，不可用于变量名称。
2.2.2MATLAB的基本语句结构
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
在matlab里每一行命令就是一个语句。书写格 式与数学表达式十分相近。MATLAB语句有表达 式语句和赋值语句两种形式。 （1）表达式语句。表达式由变量名、常数和运 算符号以及括号组成。表达式执行运算后产生 的结果，将自动赋给名为“ans”的默认变量 。变量ans的值在下一条表达式语句执行后被 刷新。
>>[V,D]=eig(P)； >> V*A^D/V ans = 1.8116 -1.0303 -1.3738 0.7813
1
常用矩阵操作函数
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
B= 4 3 1 3 8 12 6 5 7
2、矩阵右除 A/B表示矩阵A右除矩阵B，结果等于 A乘以B的逆，即： A/B=A*inv(B)
1
2.3.5矩阵的乘方
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
矩阵A的乘方表示为： 矩阵A的乘方表示为：A^P （1）若 A为方阵： 当P为大于1的整数，则A^P结果为矩阵A连乘P 次。 若P不是整数，则A^P=V*D.^P/V，其中D为矩 阵A的特征值矩阵,V为对应的特征向量阵，可 用eig函数求出D和V， [V,D]=eig(A)。
1
2.2.3矩阵的生成及操作
0011 1. 矩阵的生成 0010 1010 1101 0001 0100 1011
（1）直接赋值法。 元素较少的简单矩阵可以在MATLAB窗口以命令行形式直接 输入。使用时注意事项： 矩阵的输入必须以方括号“[ ]”作为其开始和结束标志 矩阵的行与行之间用分号“;”隔开， 矩阵同一行元素之间要用空格或逗号“,”隔开。 矩阵元素也可以采用表达式语句。
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2.3.4矩阵除法（一）
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
B = 4 9 13 >> X=A\B X = 2.6442 -0.1731 0.4904 >> X1=inv(A)*B X1 = 2.6442 -0.1731 0.4904
• 1、矩阵左除 A\B表示矩阵A左除矩阵B，结果等 于A的逆与B相乘，即： A\B＝inv（A）*B
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（3）全元素方式
格式为：A(:)=B 或A＝B。 0011 如：A = 1101 0001 0100 1011 0010 1010 1 2 3 4 5 6 B = 1 4 2 5 3 6
>> A=B A = 1 2 3 >> A(:)=B A = 1 2 3
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4 5 6
4 5 6
！注意：全元素赋值当两个矩阵维数不同时，等同于将变量A 赋新值。
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（2）赋值语句。
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
格式如下： 赋值变量＝赋值语句表达式 [变量列表]＝函数名（输入参数列表） 赋值语句执行后，将其右边表达式计算产生 的结果赋值给赋值语句中等号左边的变量，并 存入MATLAB的工作空间。MATLAB可以同时执行 以逗号“,”或分号“;”隔开的多个赋值语句 。
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逗号“，”——命令或元素的分隔符 分号“；”——不显示操作结果
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
（4）当前路径浏览器
MATLAB的所有文件都放在一组目录（文件夹）上。 MATLAB把这些目录按优先级设计为“搜索路径”上的结点， 此后MATLAB工作时，就沿着此搜索路径，从各个目录上寻找 所需的文件、函数和数据。
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2.3 矩阵运算
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• Matlab对于矩阵的运算与线性代数中的 +、加、减 A+B 方法相同。除此专门定义了矩阵的左除 A-B 和右除。Matlab中矩阵的除法与线性代 * 乘 A*B 书中乘以矩阵的逆意义近似。 \、/ 左除、 A\B 右除 A/B ^ 乘方 A^B
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2.3.1 矩阵的转置
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
矩阵A的转置用Aˊ来表示。 若A为复数矩阵，则A ˊ表示复数矩阵的 共轭转置。 若只想得到复数矩阵的转置，则用A.ˊ命 令 A为实数矩阵，Aˊ ＝A.ˊ
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2.3.2矩阵的加法和减法
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
矩阵的乘方运算实例2
2.3965 - 0.4659i 4.2138 + 0.3533i
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2.3965 - 0.4659i 4.2138 + 0.3533i
矩阵的乘方运算实例3
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
A=0.5； P=[10 15;20 25]； >> C5=A^P C5 = 1.8116 -1.0303 -1.3738 0.7813
（5）工作空间浏览器 （6）命令历史浏览器
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ans：计算结果的默认变量名 eps：机器零阈值 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 Inf或inf无穷大 i或j：虚数单位 2.2.1 MATLAB语言变量 pi：圆周率 变量命令规则 NaN或nan：非数变量，如0/0 ① 必须以字母开头 realmax: realmax:最大正实数 ② 变量名可由字母、数字、下划线组成。 realmin：最小正实数 ③ 变量名区分大小写
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【例】 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 >> A=[1 3 5;2 4 6] A = 1 3 5 2 4 6 >> A(2,2) ans = 4
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（2）单下标引用 ）
把矩阵的元素按先左后右的顺序展开成“一维长列”， 0011 然后对元素进行编号。 0010 1010 1101 0001 0100 1011 例如：一个m×n的矩阵A的第i行、第j列元素A（i，j） 对应的单下标表示为A（s），其中s＝(j-1)×m+I
例2.19 >> A=[1 12 7;3 8 5;4 3 6] A= 1 12 7 3 8 5 4 3 6 >> B=[4;9;13]
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2.3.4矩阵除法（二）
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
>> A/B ans = 0 0 1 0 1 0 1 0 0 例 >> A*inv(B) >> A=[1 12 7;3 8 5;4 3 6] ans = A= 0 0 1 12 7 1.0000 3 8 5 0 1.0000 4 3 6 0 >> B=flipud(A) %矩阵B由矩阵A上下翻转得 1>> A=ones(3) A = 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 1 1 1 1 1 1 1 1 1 >> B=magic(4) B = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1 >> A=B A= 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1
第2章：MATLAB语言基础
2.1 MATLAB工作环境 2.1.1 MATLAB软件的安装（略） （参考书：MATLABR2008与控制系统动态仿 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 真实例教程－谢仕宏－化学工业出版社）
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2.1.2 MATLAB软件的操作界面
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
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（2）增量赋值法。 A＝初值:增量:终值 其中，冒号为分隔表示符。增量赋值法通常用来生成多维向 量或大矩阵。
实例 【例】 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 8 0] >> a=[1 2 3;4 5 6;7 a = 1 2 3 4 5 6 7 8 0
>> A=[9,8,7,6;5,4,3,2;11,13,15,17] A = 9 8 7 6 5 4 3 2 11 13 15 17
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【例】 >> A=1:0.5:2 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 A = 1.0000 1.5000 >> B=[A;2*A;A/5] B = 1.0000 1.5000 2.0000 3.0000 0.2000 0.3000
2.0000
2.0000 4.0000 0.4000
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
对于矩阵的元素，可以通过其下标来引用。 （1）全下标引用。用矩阵的行下标和列下标来 表示矩阵的元素。如一个m×n的矩阵A的第i行 、第j列的元素可以用A(i,j)来引用。 如果用来指定行和列的下标i和j是一个向 量，则引用由行向量i和列向量j指定的A中的 全部元素，如A([1 2],[2 3])。
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0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
>> C3=A^0.5 C3 = 1.8173 + 0.8192i 3.1954 - 0.6212i >> [V,D]=eig(A); >> V*D.^0.5/V ans = 1.8173 + 0.8192i 3.1954 - 0.6212i