《控制系统计算机仿真》实验指导书

《控制系统计算机仿真》实验指导书实验一Matlab使用方法和程序设计
一、实验目的
1、掌握Matlab软件使用的基本方法；
2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句
3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制
4、熟悉Matlab程序设计的基本方法
二、实验内容
1、帮助命令
使用help命令，查找qrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法
已知A=[12;34];B=[55;78];求A^2某B
（2）矩阵除法
已知A=[123;456;789];B=[100;020;003];A\B,A/B
（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6某i,4,9-i];求A.',A'
（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[123;456;789];
求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；（5）方括号[]
用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列3、多项式
（1）求多项式p(某)=某3-2某-4的根
（2）已知A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]，求矩阵A的特征多项式;
求特征多项式中未知数为20时的值；4、基本绘图命令
（1）绘制余弦曲线y=co(t)，t∈[0，2π]
（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=co(t-0.25)和正弦曲线
y=in(t-0.5)，t∈[0，2π]5、基本绘图控制
绘制[0，4π]区间上的某1=10int曲线，并要求：
（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；6、基本程序设计
（1）编写命令文件：计算1+2++n<2000时的最大n值；
（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。

三、预习要求
利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。

实验二Matlab中控制系统的建模与分析
一、实验目的
1、掌握Matlab中连续、离散系统各种数学模型的建立方法；
2、掌握Matlab中各种数学模型之间的转换方法；
3、熟悉Matlab中控制框图的化简方法；
4、掌握如何使用Matlab进行系统的稳定性分析；
5、掌握如何使用Matlab进行系统的可控性、可观测性分析；
6、掌握如何使用Matlab进行系统的时域数值分析；二、实验内容
1、连续线性系统的数学模型建立及转换
请用合适的格式，将下面的传递函数模型输入MATLAB环境，并转换成状态空间形式、零极点形式、画出零极点位置。

采样周期为T=0.5时，将其转换为离散系统。

342
G()32
(2)[(21)325]
2、离散线性系统的数学模型建立及转换
请用合适的格式，将下面的传递函数模型输入MATLAB环境，并转换成状态空间形式、零极点形式、画出零极点位置。

3、从下面给出的典型反馈控制系统结构子模型中，求出总系统的传递函数与状态方程模型。

4、系统稳定性分析
已知系统的开环传递函数如下，试分别对其闭环系统（单位负反馈）判别稳定性。

(1)G()100
2
(1)(20)
(2)H(z)
3z2
,T0.1
z30.2z20.25z0.05
5、系统可控性、可观测性分析判定下面系统的可控、可观测性
0A0
01
20
120300
020，B110000
2,C010*******
6、线性系统时域响应数字仿真给出一个8阶系统模型
1875146598253638041226643222088218576040320
G()8
367546645365224494672843118124210958440320
并假定系统具有零初始状态。

a)绘制出单位阶跃响应和脉冲响应曲线；
b)从单位阶跃响应图上读取最大超调量、调节时间。

c)若输入信号变为正弦信号u(t)in(3t5)，绘制出系统时域响应曲线。

三、实验数据处理与分析
记录每个步骤所执行的命令及运行结果
四、预习与思考题
1、认真复习相关内容；
2、按实验指导书内容预先编程。

实验三SIMULINK模型的建立
一、实验目的
1、掌握使用Simulink进行系统建模的方法；
2、掌握模块编辑的方
法3、掌握模块参数的设置方法；
4、掌握Simulink仿真参数的设置方法。

二、实验内容
1、建立系统模型，观察在单位阶跃信号激励下的响应。

2、建立系统模型，观察在单位阶跃信号激励下的响应。

3、直流电动机拖动系统模型框图如图所示，试用Simulink搭建系统
的仿真模型，并绘制出系统在单位阶跃信号作用下的仿真结果曲线。

三、实验数据处理与分析
准确记录各个系统仿真结果。

四、预习与思考题
1、认真阅读教材相关内容；
2、按实验指导书内容做好预习。

实验四线性系统SIMULINK仿真
一、实验目的
1、掌握使用Simulink进行系统建模的方法；
2、掌握模块编辑的方法
3、掌握模块参数的设置方法；
4、掌握Simulink仿真参数的设置方法。

二、实验内容
1、系统模型框图如图所示，试用Simulink搭建系统的仿真模型，并绘制出系统在单位阶跃信号作用下的仿真结果曲线。

2、线性系统微分方程为
35y10ye3te5tin(4t/3)，y(4)24y(3)50y
且方程的初始值为y(0)1,
(0)(0)1/2,yy试用Simulink搭建y(3)(0)0.2，
系统的仿真模型，并绘制出仿真结果曲线。

-----------------------------------------------提示：
某1=y,某2=y(1),某3=y(2),某4=y(3)某1(1)=某2某2(1)=某3某
3(1)=某4
某4(1)=-24某4-50某3-35某2-10某1+u(t)
10000
00010某u(t)某
00001245035101y1000某某(0)[10.50.50.2]Tu(t)e3te5tin(4t/3)
三、实验数据处理与分析
准确记录各个系统仿真结果。

四、预习与思考题
1、认真阅读教材相关内容；
2、按实验指导书内容做好预习。

实验五非线性系统SIMULINK仿真
一、实验目的
1、掌握使用Simulink进行系统建模的方法；
2、掌握模块编辑的方法
3、掌握模块参数的设置方法；
4、掌握Simulink仿真参数的设置方法。

二、实验内容
1、建立起如图所示非线性系统的Simulink框图，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。

2、建立起如图所示非线性系统的Simulink框图，设输入信号为幅值为1.1的阶跃信号，用示波器模块观察系统的输出曲线和误差曲线。

三、预习与思考题
准确记录各个系统仿真结果。

四、预习与思考题
1、认真阅读教材相关内容；
2、按实验指导书内容做好预习。