Matlab在自动控制中的应用教学内容
MATLAB在自动控制系统中应用
MATLAB在自动控制系统中的应用摘要：随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。
不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、经济管理和其它许多社会生活领域中，成为现代社会生活中不可缺少的一部分。
随着时代进步和人们生活水平的提高，建设高度文明和发达社会的活动中，自动控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。
关键词：matlab；自动控制；应用中图分类号：tp273matlab环境（中文名是矩阵实验室）是matlab是math works公司推出的种面向工程和科学运算的交互式计算软件，经过近二十年的发展与竞争、完善，现已成为国际公认的最优秀的科技应用软件。
matlab有三大特点：一是功能强大，它包括了数值计算和符号计算、计算结果和编程可视化、数学和文字统一处理、离线和在线计算等功能；二是界面友好、语言自然，matlab以复数矩阵为计算单元，指令表达与标准教科书的数学表达式相近；三是开放性强，matlab 有很好的可扩充性，可以把它当作一种高级的语言去使用，用它容易地编写各种通用或专用应用程序。
1 matlab基本框架和功能2 利用matlab进行系统稳定性判定稳定性是指控制系统在受到扰动信号作用，原有平衡状态被破坏后，经过自动调节能够重新达到平衡状态的性能。
当系统在扰动信号作用（如电网电压波动，电动机负载转矩变化等）下偏离了原来的平衡状态时，若系统能通过自身的调节作用使得偏差逐渐见笑，重新回到平衡状态，则系统是稳定的；若偏差不断增加，即使扰动消失，系统也不能回到平衡状态，则这种系统是不稳定的，这表明稳定性是表征系统在扰动消失后的一种恢复能力，它是系统的一种固有特性。
系统的稳定性又分为两种：一种是大范围的稳定，即初始偏差可以很大，但系统仍然稳定；另一种是小范围稳定，即初始偏差必须在一定限度内系统才稳定，超出了这个限定值则不稳定。
MATLAB在《自动控制原理》课程教学中的应用
【】俞 倩 兰 ． 用 ＭＡ Ａ 辅 助 Ⅸ ５ 利 ＴＬ Ｂ 自动控 制原 理 》 学 ［ ． 教 Ｊ 常熟 理 工 】 学院 学 报 ， ０ ８ ２０．
４ ５ ６ ７ ８ ９ １
６ ６
中 国科教创 新导刊 Ｃ ｉ ｄ ｃ ｔ ｎ Ｉ ｏ ａ ｉｎ Ｈ ｒ ｌ ｈｎ Ｅ ｕ ａ ｉ ｎ ｖ ｔ ｅ ａｄ ａ ｏ ｎ ｏ
参 考 文 献
［】刘永 强 ， １ 董翠 敏 ． 谈Ⅸ自动 控 制原 理 》 程 教 学改 革 【】 湖南 农 浅 课 Ｊ． 机 ， ０ ８ １ ２０ ，． ［］胡 寿 松 ． ２ 自动 控 制 原 理 （ ５ ） ． 学 出 版 社 ， ０ ７ ６ 第 版 【 科 Ｍ】 ２０ ， ． 【］张志 涌 ． ３ 精通 ＭＡ Ｌ Ｂ ． 版 ［ ． Ｔ Ａ ６ ５ Ｍ】北京 航 空航 天 出版 社 ， ０ ３ ２０ ． ［１朱 成 志 ． ４ ＭＡＴＬＡＢ在 自动 控 制 原理 理 论 教 学 中的 应 用【】 铜陵 Ｊ． 职 业 技 术 学 院 学报 ， ０ ． ２ ０８
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的线 性 系统 为例 ， 用 利 以 开环 传递 函数 为 Ｇ（） ２ ０ ｓ ＝— ＋１— ０的单 位 反 馈 系 统 为 例 ｓ ｓ＋２
利用 Ｓ ｍｕ ｉ ｋ ｉ ｌ 提供 的Ｐ Ｄ 块 ， 建 系 统框 图如 图５ ｎ Ｉ模 搭 Ｎ示 。 双 击 Ｐ Ｄ控制 模 块 ， 得 到 函数 参 数 模 块 ， 而 可 直 接 对Ｐ Ｄ调 Ｉ 可 进 Ｉ 节 器 的 三 个 参 数 ， ， 进 行 调 节 ， 到 系 统 不 同 的 阶跃 响应 曲 得 线 。 如 当取 Ｋ ＝１ ， ｉ ０ ， ａ ０时 ， 得 到 如 下 曲线 （ 图６ 。 例 ０ Ｋ ＝１ ０Ｋ ＝１ 可 如 ） 通 过 不 断 调 整三 个 参 数 ， 应 地 可 得 到 不 同 的 阶 跃 响 应 函数 ， 相 进 而 研 究 参 数 变 化 对 系 统输 出 的 影 响 ， 这里 不 再 一 一 罗列 。 当然 ， ＭＡＴ ＡＢ 件 的功 能 不局 限于 上 述 两 个方 面 。 于更 深 Ｌ 软 至 层次 的应 用 ， 要 结 合 具 体 课 程 内 容 和 教 学 目标 要 求 加 以 进 一 步 需 的分析 ， 这里 不 再 一 一 赘 述 。
自动控制原理课程教学中MATLAB仿真的应用
作 者 简介 ：洪家 平 （９４ ） １６ 一 ，男 ，湖北 仙桃 人 ，副 教授 ，从 事计算 机控 制技 术 、嵌入式 系 统研 究． Ｅ ｍａ ：ｈｎｊｐｎ５Ｏ ２ ． ｒ － ｉ ｏｇｉ ｉｇ１＠１６ ｏ ｌ ａ ｃｎ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ２ １２ ． Ｍ ａ＂ ｌ ． ２０ ０７
３ 月
文章 编 号 ：１０ — ８ ２ ０ ０ — ０ １ ０ ０ ７ ９３ １（ ０ ７） ２ ０ ８ — ３
自动控 制原理课程 教学 中 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ仿真 的应用
洪家平
（ 湖北 师范 学 院 计 算 机科学 系 ，湖北 黄石 ４ ５０ ） ３０ ２
关键 词 ：ＭＡ Ａ ＴＬ Ｂ仿真 ；Ｓｍｕｉ ｉ ｌ ｋ；课 程教 学 ｎ
中图分 类号 ：Ｔ ３ ２： ６ ２ Ｐ １ Ｇ ４． ０ 文献 标识 码 ：Ａ
０ 引言
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ是一种直观 、高效 的计算机语言 ，同时也是一个科学计算平 台．它为数据分析和数据可视
化、 算法和应用程序的开发提供 了最核心 的数学和高级图形工具． 根据它提供的 ５０多个数学和工程函数 ， ０ 工程技术人员和科学工作者可以在它的集成环境中交互或编程 以完成各 自的计算．Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ的另一重要的
２ 自动控制原理课 程的仿真教学
灵活地使用已有的数学模型是非常重要的，它是 《 自动控制原理 》课程的基础知识之一．如果仅仅用
概念和文字介绍这些数学模型， 学生对它的理解还停 留在表面， 不能深入地理解．采用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ中的控制 系统模块库 中的元件仿真 ，则能克服 以往教学中的不足，Ｓ ｕｎ ｉ ｌ ｋ的特有功能 ，更能使教学中以往不敢触 ｍ ｉ 及 的问题得到扩展和深入 ，能更形象化地反映控制系统的动态变化过程． 例 如 ：某 一 对 象 为 三 阶传 递 函数 Ｇ （＝２ ５０ ｓ ８ ． ｓ １４０） ｐ ） ３０／ ７ ５ ０７ ｓ，低 通 滤 波 器 的 传 递 函数 为 ｓ５ （＋ ３ ＋ Ｑｓ １ｏ ４＋ ） （＝／ ． ｓ １ ） （０ ，采样时间为 １ｍ ，如图 １ ｓ 和图 ２ 分别是不加低通滤波器和增加低通滤波器时的 Ｍ Ｔ Ａ ＡＬＢ 仿真输出．从 ２ 个仿真图就可以直观地看出该系统在增加低通滤波器前后的过渡过程的不同ｐ ．
MATLAB在“自动控制原理”课程中的应用研究
HEBEINONGJI摘要:“自动控制原理”是电气与自动化专业重要的专业基础课，内容抽象、复杂，学生理解困难。
近年来，随着MATLAB引入自动控制原理教学实践中，利用其强大的数值计算及绘图功能，对教学形式和内容进行了有力改革,从而有效地提高了课堂教学效率及教学效果。
关键词：自动控制原理;MATLAB;教学改革MATLAB在“自动控制原理力课程中的应用研究河北农业大学李珊珊孔德刚弋景刚袁永伟刘江涛引言自动控制原理是电气与自动化专业一门重要的专业技术基础课，该课程在内容体系中起着承上启下的作用。
主要介绍讨论了单输入一单输出定常系统的控制问题，讲授经典控制理论的三大分析方法一时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法，自动控制系统综合与校正的一般方法和非线性系统等内容，课程具有一定的抽象性，包含大量的数学内容和复杂计算。
通过学习,要求学生系统掌握自动控制的基本原理和基本方法，并能对控制系统进行定性分析、定量计算和综合设计。
学生普遍反映难以理解，内容枯燥。
基于此，需要对教学内容及教学方法进行更新，在教学中引入了MATLAB编程语言。
1现代教育理念1.1以学生为中心美国人本主义心理学家卡尔•罗杰斯于1952年提出“以学生为本”的教育理念，主张促进学生个性发展、人格完善和潜能发挥,使他们能够愉快地、创造性地学习和工作。
目前,这种教育理念仍然作为一种基本的现代教育理念。
1.2创新发展的理念党的十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，其中创新被置于首位。
随着互联网技术的迅速发展，知识更新换代速度加快，对复合创新型人才的需求愈发强烈，人才培养要摒弃传统的知识灌溉模式,应将教学重点转移到重视研究方法学习、培养创新精神上。
1.3OBE教育理念OBE为"Outcomes-based Education"的缩写，OBE教育理念即基于成果导向的教育理念。
美国的Spady在《基于产出的教育模式:争议与答案》一书中把OBE定义为“关注和组织教育体系,以确保学生在未来的生活中获得实质性的成功经验”。
matlab课程设计自动控制原理
matlab课程设计自动控制原理一、教学目标本课程的目标是使学生掌握自动控制原理的基本概念和MATLAB在自动控制领域的应用。
通过本课程的学习，学生应能理解自动控制系统的组成、工作原理和设计方法，熟练运用MATLAB进行自动控制系统的分析和仿真。
知识目标：学生通过本课程的学习，应掌握自动控制基本理论、MATLAB基本操作和自动控制系统仿真方法。
技能目标：学生应能熟练使用MATLAB进行自动控制系统的建模、仿真和分析，具备一定的实际问题解决能力。
情感态度价值观目标：培养学生对自动控制技术的兴趣和热情，提高学生运用现代技术手段进行科学研究的能力，培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括自动控制原理的基本概念、MATLAB的基本操作和自动控制系统的仿真方法。
1.自动控制原理：包括自动控制系统的组成、数学模型、稳定性分析、控制器设计和校正方法等。
2.MATLAB基本操作：包括MATLAB的安装和启动、变量和数据类型、矩阵运算、编程和函数的使用等。
3.自动控制系统仿真：包括MATLAB仿真环境的设置、Simulink的介绍和应用、控制系统仿真的方法和步骤等。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法和实验法相结合的教学方法。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握自动控制原理的基本概念和MATLAB的基本操作。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生理解和掌握自动控制系统的建模和仿真方法。
3.实验法：通过上机实验，使学生熟练掌握MATLAB自动控制系统仿真工具的使用，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、多媒体资料和实验室设备。
1.教材：选用《自动控制原理》和《MATLAB基础教程》作为主要教材，为学生提供系统的理论知识和实践指导。
2.多媒体资料：制作课件、教学视频等，以图文并茂的形式展示自动控制原理和MATLAB的操作方法。
3.实验室设备：提供计算机和MATLAB软件，供学生进行自动控制系统的仿真实验。
matlab控制系统课程设计
matlab控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能掌握MATLAB软件的基本操作，并运用其进行控制系统的建模与仿真。
2. 学生能理解控制系统的基本原理，掌握控制系统的数学描述方法。
3. 学生能运用MATLAB软件分析控制系统的稳定性、瞬态响应和稳态性能。
技能目标：1. 学生能运用MATLAB软件构建控制系统的模型，并进行时域和频域分析。
2. 学生能通过MATLAB编程实现控制算法，如PID控制、状态反馈控制等。
3. 学生能对控制系统的性能进行优化，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对自动化技术的兴趣和热情，提高创新意识和实践能力。
2. 学生在团队协作中，学会沟通与交流，培养合作精神和集体荣誉感。
3. 学生能认识到控制系统在现代工程技术中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际应用相结合。
学生特点：学生具备一定的数学基础和控制理论基础知识，对MATLAB软件有一定了解。
教学要求：教师需采用案例教学法，引导学生运用MATLAB软件进行控制系统设计，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 控制系统概述：介绍控制系统的基本概念、分类及发展历程，使学生了解控制系统的基本框架。
- 教材章节：第一章 控制系统概述2. 控制系统的数学模型：讲解控制系统的数学描述方法，包括微分方程、传递函数、状态空间方程等。
- 教材章节：第二章 控制系统的数学模型3. MATLAB软件操作基础：介绍MATLAB软件的基本操作，包括数据类型、矩阵运算、函数编写等。
- 教材章节：第三章 MATLAB软件操作基础4. 控制系统建模与仿真：利用MATLAB软件进行控制系统的建模与仿真，分析系统的稳定性、瞬态响应和稳态性能。
- 教材章节：第四章 控制系统建模与仿真5. 控制算法及其MATLAB实现：讲解常见控制算法，如PID控制、状态反馈控制等，并通过MATLAB编程实现。
matlab自动控制原理课程设计
matlab自动控制原理课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握MATLAB在自动控制原理中的应用，培养学生利用MATLAB进行自动控制系统分析和设计的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解自动控制系统的的基本概念、原理和特点；（2）熟悉MATLAB的基本操作和功能，掌握MATLAB在自动控制原理中的应用；（3）了解自动控制系统的常见分析和设计方法，并能运用MATLAB 进行实现。
2.技能目标：（1）能够运用MATLAB进行自动控制系统的建模、仿真和分析；（2）能够运用MATLAB进行自动控制系统的控制器设计和参数优化；（3）能够结合自动控制理论，对实际控制系统进行MATLAB仿真和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对自动控制理论和实践的兴趣，提高学生学习的积极性；（2）培养学生勇于探索、严谨治学的科学态度；（3）培养学生团队协作、交流分享的良好习惯。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下三个方面：1.MATLAB基本操作和功能介绍：MATLAB的安装和配置、基本数据类型、运算符、矩阵操作、函数编写等。
2.自动控制原理：控制系统的基本概念、数学模型、稳定性分析、控制器设计、系统校正等。
3.MATLAB在自动控制原理中的应用：控制系统建模、仿真、分析方法，控制器设计及参数优化，实际控制系统调试等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：用于讲解自动控制原理的基本概念、理论和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解自动控制原理及其在工程中的应用。
3.实验法：让学生动手实践，利用MATLAB进行控制系统建模、仿真和分析。
4.讨论法：学生进行分组讨论，促进学生间的交流与合作，培养学生的团队协作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将采用以下教学资源：1.教材：《MATLAB自动控制原理与应用》。
MATLAB在自动控制原理教学中的研究
自动控 制原理讲述 了常规 的三大 分析方 法 ， 包括 时域分析 、 根轨迹 分析 和频域 法分析 。 这些 方法 是通 过计 算或 画图进行分 析 的 ， 手工计 算非 常繁琐 ， 用 而且 图形 的绘制方 法也 复杂且不 准确 。 教材 中所 介绍 的
方法 都是用手 工完成 ， 不仅费 时费力 ， 而且往 往达不 到预期效 果 。随着计算 机辅助仿 真 技术 的发展 ， 大部
自动控 制原理 是众 多理工科 院校 的机 电 、 自动化等专 业 的必修课程 。而 目前 的 自动控 制理 论教材 主 要讲述基本 理论 和分析方 法 ， 视 了对 学生应 用 能力 的培养 。随着 ＭＡ Ｌ Ｂ软 件 的发展 ， 忽 ＴＡ 所有 的响应 曲 线、 特性 分析都 可通过此 软件 实现 ， 象直观 ， 形 学生也 比较感兴 趣 ， 而且 在实 际解决工 程 问题时 ， 大多数 也 是借 助 ＭＡ Ｌ Ｂ这 个工具 来完 成 的 ， 以可将 自动控 制原理 课程 与 ＭＡ Ｌ Ｂ在控 制 系统分 析 中 的应 用 ＴＡ 所 ＴＡ
分方 法 已经 过时 。 １１ 时ｔ － 的教 学 内容改进 ． ｔ法
在时域 分析法 中 ， 系统稳 定判据 是学 习重点 ， 性系统稳 定 的充要条 件是 ： 线 闭环 系统特 征方程 的所有 根均 具有负 实部 。要 判断线 性系统 的稳定性 ， 需求 出系统 的全部特 征根 ， 对高 阶系统求 根工作 量 大 ， 因此
＞ ｒ ｔ（ ） ＞ ｏ ｓｐ ｏ
ａ ｓ ＝ － ．０ ０ ； ． ０ ０ ＋ １４ ４ ｉ ．０ ０ — １ ４ ｉ －１０ ０ ｎ ５０ ０ ００ ０ ． １ ２ ；０ ０ ０ ． ２ ； ．０ ０ ４１
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自动控制原理MATLAB分析与设计-仿真实验报告
兰州理工大学《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告院系：电气工程与信息工程学院班级：电气工程及其自动化四班姓名：学号：时间：年月日电气工程与信息工程学院《自动控制原理》MATLAB 分析与设计仿真实验任务书（2014） 一、仿真实验内容及要求 1．MATLAB 软件要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB 软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB 仿真集成环境Simulink 的使用。
2．各章节实验内容及要求1）第三章 线性系统的时域分析法∙ 对教材第三章习题3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；∙ 对教材第三章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析，说明不同控制器的作用；∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第三章习题3-30，并对结果进行分析； ∙ 在MATLAB 环境下完成英文讲义P153.E3.3；∙ 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，在100=a K 时，试采用微分反馈控制方法，并通过控制器参数的优化，使系统性能满足%5%,σ<3250,510s ss t ms d -≤<⨯等指标。
2）第四章 线性系统的根轨迹法∙ 在MATLAB 环境下完成英文讲义P157.E4.5； ∙ 利用MATLAB 绘制教材第四章习题4-5；∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-10及4-17，并对结果进行分析；∙ 在MATLAB 环境下选择完成教材第四章习题4-23，并对结果进行分析。
3）第五章 线性系统的频域分析法∙ 利用MATLAB 绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线；4）第六章 线性系统的校正∙ 利用MATLAB 选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能；∙ 利用MATLAB 完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证；∙ 对英文讲义中的循序渐进实例“Disk Drive Read System”，试采用PD控制并优化控制器参数，使系统性能满足给定的设计指标ms t s 150%,5%<<σ。
自动控制原理Matlab仿真应用
控制系统的MATLAB 仿真1 MATLAB 简介MATLAB 是Mathworks 公司开发的一种集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的功能强大、操作简单的优秀工程计算应用软件。
MATLAB 不仅可以处理代数问题和数值分析问题，而且还具有强大的图形处理及仿真模拟等功能。
从而能够很好的帮助工程师及科学家解决实际的技术问题。
MATLAB 的含义是矩阵实验室（Matrix Laboratory ），最初主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无需定义维数的矩阵。
经过十几年的扩充和完善，现已发展成为包含大量实用工具箱（Toolbox ）的综合应用软件，不仅成为线性代数课程的标准工具，而且适合具有不同专业研究方向及工程应用需求的用户使用。
MATLAB 最重要的特点是易于扩展。
它允许用户自行建立完成指定功能的扩展MATLAB 函数（称为M 文件），从而构成适合于其它领域的工具箱，大大扩展了MATLAB 的应用范围。
目前，MATLAB 已成为国际控制界最流行的软件，控制界很多学者将自己擅长的CAD 方法用MATLAB 加以实现，出现了大量的MATLAB 配套工具箱，如控制系统工具箱（control systems toolbox ），系统识别工具箱（system identification toolbox ），鲁棒控制工具箱（robust control toolbox ），信号处理工具箱（signal processing toolbox ）以及仿真环境SIMULINK 等。
（1） MATLAB 的安装本节将讨论操作系统为Microsoft Windows 环境下安装MATLAB6的过程。
将MATLAB6的安装盘放入光驱，系统将自动运行auto-run.bat 文件，进行安装；也可以执行安装盘内的setup.exe 文件启动MATLAB 的安装程序。
启动安装程序后，屏幕将显示安装MATLAB 的初始界面，根据Windows 安装程序的常识，不断单击[Next],输入正确的安装信息，具体操作过程如下：输入正确的用户注册信息码；选择接收软件公司的协议；输入用户名和公司名；选择MATLAB 组件（Toolbox ）；选择软件安装路径和目录；单击[Next]按钮进入正式的安装界面。
Matlab软件在自动控制原理教学中的应用
带干 髂 奄脚 设 置’ 撵雠 量 新 靛
１ 引言 ． 真工作平台 。用模块 组合的方法使用 户能够快速 、准确地 创建 《 自动 控制 原理 》 这 门课 程涉及 到控 制 系统 的模 型建 立 、 动态系统的计算机模型。Ｓｍｕｉ ｋ模型可以用来模拟几乎所有 ｉ ｌ ｎ 系统 分析 、系统设计 的基本理 论和相 关技 术 。其特 点是概 念 可遇到的动态 系统 ，如模拟线性或 非线性 、连续或离散或者两
的促 进 作 用 。
２ Ｍａｌ 及其仿真模块 软件Ｓｍｕｉ ． ｔｂ ａ ｉ ｌ ｎ Ｍａｌｂ语言是集数值计算 、符号运算和 图形处理 等强大功 ｔ ａ 能干一体的科学计 算语言 ， 适用于 工程应用领域 的分析 、设计 和复杂计算 ， 而且易学易用， 不要求使用者具备高深的数学知识和 编程技巧 ， 已成为大学教学和科研 中最常用的工具 ， 现 掌握该工具
如果想把编辑好的 视频保存在自己的硬 盘 里 面 ，则 选 择 保 存 到 我 的 计 算 机 ；如果 想 刻成 Ｃ Ｄ保存下来 ，则 选择保存到 Ｃ Ｄ；如果 想通 过 电子邮件发 送 ， 则选择通过 电子邮件发 送 ，但 是 对 文 件 的 大 小 是 有 限 制 的 ， 不 能 超过 ｌ ；如果想录 到 Ｍ 录像 带上 ， 则选择发送 到Ｄ Ｖ摄像机上 。在保
图 １为一液 体储 槽液位控 制 系统 ，有液体的 流入和流 出 ， 工艺上要求通过控 制流 人的流量 Ｑｌ 来控制 储槽液位 ｈ， 通过机理 建模法得到该系统的数学模 型为 一阶微 分方 程 ，即 ． ｄ Ｉ １ ～ ｄ ｔ… ～
．
…
将大 大 提高 课程 教 学 、解题 作业 、分 析研 究 的效 率 。 式 中， Ａ——储槽截面积 Ｓ ｍｕ ｉ ｋ是一种用于 实现计算 机仿真的软 件工具 。它是 ｉ ｌｎ Ｒ 一 流 出 阀 的阻 力 系 Ｍａｌｂ的一个附加组件 ，用来提 供一个系统级的建模 与动态仿 数 。 ｔ ａ
自动控制原理课程的MATLAB辅助教学
１ １ 二 阶 系统 性 能分 析 ．
１ １ １ 阻 尼 系 数 对 二 阶 系统 阶跃 响应 的影 响 ． ．
二 阶 系统 的 传 递 函 数 为 （）一 下 ＿ ｓ
５ Ｔ
—
ｎ Ｔ Ｓ ∞”
， 其 固有 频 率 一 １ ， 阻 尼 系 数 一 ０ １０ ３０ ７ １ ， 设 ０在 ． ，． ，． ， 时 系统 的
响 应 曲线 用 ＭＡ Ａ ＴＬ Ｂ语 言 描 述 为 ：
ｗｎ １ 一 ０ ｆ ｕ ｅ １ ，ｔ ｐ ｓ ， ｏｄｏ ｉ ｒ （ ） ｓ ｅ （ ） ｈ ｌ ｎ ｇ
ｆｒｚｔ￣ ［ ． ，． ，． ， ， ，３ ｏ ｅａ ０ １ ０ ３ ０ ７ １ ４ ８ Ｓ ｆ１ ｒ ， ｚｔ ＊ｗｎ ｗｎ２ ） —ｔ（ ，１ ２＊ ｅａ ， ＇］ ； 节 时 间也 长 ； 合 考 虑 ， 取 值 在 ０ ７左 右 。 综 ≮ ．
效 果 和质 量 。
关键 词 ：Ｍ ＡＴ ＡＢ； Ｌ 自动 控 制 原 理 ； 真 仿 中 图 分 类 号 ：ＴＭ９ １ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ４ ６ （ ０ ０ ０ — ０ １ 一 Ｏ ０７ ２０２１）１ １４ ３
０
引 言
自动 控 制 原 理 是 自动 化 专 业 的一 门重 要 的专 业 基 础课 程 ， 过 学 习这 门课 程 ， 生 应 掌 握 有 关 自动控 制 方 面 的基 础 通 学 知识 、 本 理 论 和 有 关 的分 析 方 法 ， 有 对 系 统 进 行 定 性 分 析 、 量 估 算 和 动 态 仿 真 的 能 力 ， 为 以 后 专 业 课 程 的 学 习 、 基 具 定 并 毕 业 设 计 以及 毕 业 后 参 加 工 程 实 践 打 下 良好 的基 础 。 因此 ， 授 好 这 门课 程 ， 论 是 加 强 学 生 的基 础 知 识 ， 是 培 养 学 讲 不 还 生 分 析 问题 和 解决 问 题 的 能 力 ， 具 有 重要 的 作 用 。但 由于《自动 控 制 原 理 》 论 性 强 ， 均 理 内容 抽 象 ， 生 普 遍 感 觉 较 难 学 ， 学 有 些 学生 在 学 习 的 过 程 中 很 快 失 去 了兴 趣 。针 对 以上 情 况 ， 者 尝 试 将 ＭＡＴ ＡＢ仿 真 软 件 引 入 到 传 统 的教 学 方 法 上 笔 Ｌ 来 。 ＭＡＴＬ ＡＢ软 件 是 由美 国 Ｍａｈ ｏｋ 公 司 开 发 的 ， 目前 国 际 上 最 流 行 、 用 最 广 泛 的 科 学 与 工 程 计 算 软 件 ， 具 ｔＷ ｒ ｓ 是 应 它 有 丰 富 的 可用 于 控 制 系 统 分 析 和 设 计 的 函数 ， ＭＡＴ Ａ 的 控 制 系 统 工 具 箱 （ ｏ ｔ ｌ ｙｔｍ Ｔ ｏｂ ｘ 提 供 对 线 性 系统 Ｌ Ｂ Ｃ ｎｒ ｓｅ ｏ ｌｏ ） ｏＳ 分 析 、 计 和 建 模 的各 种 算 法 ； 设 ＭＡＴ ＡＢ的 系 统 辨识 工 具 箱 （ ｙｔｍ ｅ ｔｉ ｔ ｎＴｏｌｏ ） 以对 控 制 对 象 的未 知 对 象 Ｌ Ｓ ｓｅ Ｉ ｎｉｃ ｉ ｏｂ ｘ 可 ｄ ｆａｏ 进 行 辨 识 和建 模 ； ＭＡＴ ＡＢ的 仿 真 工 具 箱 （ ｉ ｌ ｋ 提 供 了交 互 式 操 作 的 动 态 系 统 建 模 、 真 、 析 集 成 环 境 。它 用 结 Ｌ Ｓｍｕｉ ） ｎ 仿 分 构 框 图代 替 程 序 智 能 化 地 建 立 和 运 行 仿 真 ， 应 线 性 、 线 性 系统 ， 续 、 散 及 混 合 系 统 ， 任 务 、 任 务 离 散 事 件 系 适 非 连 离 单 多
MATLAB在《自动控制原理》教学中的应用
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图 １ 单 位 负 反 馈 控 制 系统 特 性 曲线
１ 教 学 现 状 及 改进 方 法 的 图解 方法 ， 绘 制根 轨 迹 步 骤 较 多 ， 但 需要 求 出 系 统 的零 、 点 和 分 极 《 自动控制原理》 课程 内容理论性强、 公式应用灵活、 前后联 系紧 离 点 。 系统 传 递 函数 的分 子 或 分 母 为 高 次 方程 时 ， 用代 数法 求得 当 使 密 ， 要应 用 大 量 的 物 理及 高等 数 学 相 关 知 识 。 与成 人 教 育 中 学 员 且 这 系统 的零 、 点和 分离 点 比较 困难 。 系 统 零 、 点 和 分 离 点 若 不 能确 极 极 学 习基 础 参 差 不 齐形 成 鲜 明 的矛 盾 。 仅通 过～ 张 黑 板 一 支 粉 笔 ， 部 按 定 ， 轨 迹 也 就 无 法 绘 制 。 ＭＡ Ｌ Ｂ 工具 可 以 很 方 便 绘 制 控 制 系 统 根 ＴＡ 就 班 传 统 教 学 方式 ， 绝 大 多数 学 员 感 到 课 程 内容 抽 象 ， 以理 解 。 使 难 的根 轨 迹 ， 数 命 令 ｒ ｃ ｓｇ。 同 时 ， 过 ｇｉ 选 项 可 得 到 等 函 ｌ ｕ （） ｏ 通 ｒ ｄ的 随着 计 算 机 多媒 体 技 术 在 教 学 中 的 应 用 ，教 学 软 件 在 一 定 程 度 上 丰 线族和等 ｃ ＾ 族 的根 轨迹 。 ） 线 富了教学手段 ， 由于 自动控制原理 实例的复杂性 ， 但 现有 的《 自动控 制原理》 计算机多媒体软件 ， 并不能从根 本上解决本课程 的理论教学 与 工 程 实践 脱 节 的 问题 。 制 闭环 系统 的根 轨迹 。 ＭＡ Ｌ 丁 ＡＢ是 由 Ｍａｈ ｏｋ ｔＷ ｒｓ公 司开 发 并 推 出 的 程 序 计 算 语 言 ， 在 ＭＡ Ｌ Ｂ 中编 程 序 为 ＴＡ 它不仅集数值分析 、 阵运算 、 号处理和 图形显示于一体 ， 矩 信 并且一 ｎ ｍ＝［ １ ： ｕ １， 】 直 面 向控 制 理 论 和 控 制 工 程 为其 核 心应 用 领 域 。 目前 ＭＡ Ｌ 的应 Ｔ ＡＢ ｄ ＝ｃ ｎ （ ４， ０】【 ３） ｅｎ ｏ ｖ【 １， ８， ，１， 】； 用 已从 经典 控 制 理 论 的应 用 发展 到 最 优 控 制 、 系统 辨 识 、 型 预 测 控 模 ｇ＝ ｆ ｕ ， ｅ ） ｔ（ ｍ ｄ ｎ ； ｎ 制 、 棒 控 制 、 经 网 络控 制 、 鲁 神 模糊 控 制 等领 域 ” 】 。 ｒ ｃ ｓｇ ｌ ｕ （） ｏ ２Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ在《 自动控制原理》 教学 中的应用 ＭＡ Ｌ Ｂ包含 了进行控 制系统 分析 与设计所 必须 的工具 箱函 ＴＡ 数 ， 以分 析 连 续 系统 ， 可 以 分析 离 散 系 统 ， 可 以进 行 极 点 配 置 可 也 并 控 制器 设 计 和最 优 控 制 系统 设 计 等 多 项 操作 。现 以连 续 系统 中 的 时 域 分析 法 、 域 分 析 法 及 根 轨 迹 分析 法 为例 介 绍 。 频 ２１ 时 域 分析 应 用 ［ ． ３ １时域 分 析 法 是 根 据 自动 控 制 系统 微 分 方 程 求解 系统 动 态 响应 的过 程 曲线 以及 响 应指 标 ， 运用 解 析 法进 行 分 析 时 ， 数 学 推 导 过 程 比较 复 杂 ， 其 需要 进 行 大 量 的人 工 计 算 ， 为课 作 堂 教 学 ， 在 计 算 和 推 导 过程 中花 费过 多的 时 间 ， 师 的教 学 容 易显 若 教 得 主 次 不 清 ， 生 往 往 把 注 意 力集 中在 数 学 推 导 过 程 上 ， 对 真 正 需 学 而 要 理 解 和 掌 握 的概 念 规 律 ， 却被 忽 略 了。 图 ２ 某 单 位 负 反 馈 系 统 根 轨迹 图 如 ： 单 位 负 反 馈 控 制 系统 该 系统 的 闭环 传 递 函 数 为 某 ３ ＭＡ Ｌ Ｂ在 自动 控 制 原 理 中的 合 理 应 用 ＴＡ
北京理工大学自动控制matlab实验报告
MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用实验班级：01811001学号：1120100209姓名：戚煜华一、试验目的：1．了解MATLAB 这种强大的数学软件的基本特点和语言特点。
2．掌握控制系统在MATLAB 中的描述。
3．学会用MATLAB 的Control 工具箱中提供的仿真函数，例如连续时间系统在阶跃输入激励下的仿真函数step （），脉冲激励下的仿真函数impulse （）等。
4掌握典型一阶、二阶系统中参数的变化对阶跃响应曲线的影响；5掌握使用MATLAB 绘制控制系统的根轨迹图，并了解附加开环零、极点对闭环根轨迹的影响。
6．学会使用MATLAB 绘制系统频率特性曲线—乃氏图和伯德图，并利用MATLAB 求出系统的稳定裕度。
7．掌握系统串联校正后，开环指标及时域响应指标的变化规律。
二、试验设备：一台装有MATLAB 软件的电脑三、试验内容：2．以传函11)(+=Ts s G 为例，令T=0.1，1，10，绘制其单位阶跃响应曲线，并总结给出惯性时间常数对阶跃响应影响的结论。
T=0.1时的单位阶跃响应曲线T=1时的单位阶跃响应曲线T=10时的单位阶跃响应曲线结论：惯性时间常数T越大，上升时间、调节时间和延迟时间越长。
3．以传函2222)(nn n s s s G ωξωω++=为对象，令n ω=1，ξ=0，0.2，0.5，1，1.5分别绘制阶跃响应曲线。
令ξ=0.7，n ω=0.1，1，10分别绘制阶跃响应曲线，进行ξ、n ω对二阶阶跃响应的影响分析。
n ω=1，ξ=0：分析：n ω=1时，ξ=0，零阻尼，响应为无阻尼等幅振荡；ξ=0.2和0.5，欠阻尼，随着ξ的增大，振荡幅值减小，响应速度变慢，超调量减小；ξ=1，临界阻尼，响应变慢，超调和振荡消失；ξ=1.5，过阻尼，系统没有超调，且过渡时间较长。
综上所述，ξ越大，振荡幅值越小，过渡时间越长；ξ>=1以后，系统没有了超调和振荡。
Matlab数字仿真在自动控制原理教学中的应用
Matlab数字仿真在自动控制原理教学中的应用摘要：自动控制原理这门控制理论课程强调方法论，理论性强，如何帮助学生理解和掌握课程中的基本概念、原理和分析方法，并培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，是当前课堂教学所要解决的重要问题。
通过讨论Matlab数字仿真在系统时域分析、根轨迹分析中的应用，提出一种在课堂中引入虚拟实验的新型教学方法，增强教学内容的直观性，激发学生的学习兴趣，从而提高课堂教学质量和效率。
关键词：Matlab数字仿真；时域分析；根轨迹法；课堂教学自动控制原理是自动化与电气信息类专业的一门重要的专业基础课程，在整个专业知识体系中有承上启下的作用，占据非常重要的地位。
该课程内容涉及控制系统的模型建立、系统性能分析、系统设计等基本理论与方法，所讨论的基本问题是在工程实践的基础上提升和抽象出来的内容，具有理论性强、信息量大、概念抽象、数学推导多等特点，学生往往因为缺乏工程实践知识和对实际控制系统的感性认识，感到学习内容抽象，难以理解。
通过将自动控制系统Matlab 数字仿真应用于自动控制原理的多媒体课堂教学当中，在课堂教学中引入控制工程实例，可以增强课堂教学的直观性和生动性，帮助学生理解和掌握抽象的理论知识，从而提高教学效率。
本文通过实例探讨Matlab仿真技术在时域分析、根轨迹分析和系统设计与校正等教学中的应用。
1基于Matlab/Simulink的时域分析法自动控制原理讲述了常规的3大系统分析方法，包括时域分析、根轨迹分析和频域分析，其中时域分析中的数学模型是微分方程，复数域分析中的数学模型是传递函数，频域分析中的数学模型是频率特性。
在时域分析法中，闭环系统稳定性的判定是学习重点，线性系统稳定的充要条件是：特征方程的所有特征根均具有负实部［1］。
判定系统稳定性一般采用劳斯判据，对于高阶系统，计算过程繁琐而且复杂，但是运用Matlab来判断稳定性不仅减少计算量，而且能够准确获得所有特征根［2］。
MATLAB在《自动控制元件》教学中的应用——关于直流电动机的启动
图 ３他励直流电动机 电枢 回路 串电阻启动仿真模型
磁 和电枢绕组 的并联 和串联组成并励 和串励 直流 电机 。而直流
电机模型是工作在 电动机状态还是发电机状态 ， 则是由电机 的转 矩 方向来决定 的。当转矩为正时 ， 电机工作在 电动 机模 式 ； 当转
１８ ） ４页
１３ 一 ４
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Ｎｏ ． ２
Ｔ ＭＥ Ｄ Ｃ Ｔ Ｏ Ｉ Ｅ Ｕ Ａ Ｉ Ｎ
Ｆｅ ｕｔ ｙ ｂｒ ｔ ｒ
表 ２选修课学生对乒乓球动作技术的 了解情况
基础情况分类 学 习过乒乓球基本技 术 未学过乒乓球 基本技 术 百分 比 ５ ％ ７ ％ ８
参加过乒乓球 比赛 未参加过乒乓球 比赛
堕
Ｎｏ ． ２ Ｔ ＭＥ Ｄ Ａ Ｉ Ｎ Ｉ Ｅ ＵＣ Ｔ Ｏ Ｆｅ ｂ
ＭＡ Ｌ Ｂ在《 ＴＡ 自动控制元件》 学 中的应用 教
— —
关 于 直 流 电动 机 的 启 动
杨艳 丽 刘 胜 利 王学仁
摘要 ： 文详 细介绍 了如何应用 ＭＡ Ｌ Ｂ语 言对《自动控制元件》 本 ＴＡ 中直流电动机启动 问题进行仿真 ， 仿真结果与理论 分析是 一致
文献 标 识 码 ： Ａ
ＤＯＩ１ ． ６ ／ｉｎ１７ — １ １ ０ ２ ３１９ ：０ ９９￣ｓ ． ２ ８ ８ ． １ ． ． ３ ．ｓ ６ ２ ０ ０
《 自动控制元 件》 是我 院导弹测控专业学员 必修 的重要专业 基础 课 ， 担负着为后续相关专业课 程打下坚实理论基础的 任务 ，
的。将 ＭＡ Ｌ Ｂ／Ｉ Ｔ Ａ ＳＭＵＬＮＫ引入到《自动控制元件》 Ｉ 的教 学， 不仅可 以代替部分 实物实验 ， 而且还 可以使 学生加深对理论 的理解 ， 从 而进一步提 高教 学效果。
MATLAB仿真技术在《自动控制原理》课程教学中的应用
二阶 系统传 递 函数 的标准 形式 为
） 一
一再 而
，
输入信 号为单位 阶跃 信号 ｒ ￡一１ ￡ ， （） （） 即
的一个卓越平 台， 在控制 领域 有 着广 泛 的应用 ． 在 目前专业课学 时不 断压 缩 的背 景下 ， Ｍ Ｔ 将Ａ 应用于《 自动控 制原理 》 课程 教学 中， 于改 革传统 对 的理论课 教学 ， 整合专 业课程具有重要 意义．
Ｒ ｓ一÷， （） 则输出信号为
ｃ 一声 Ｒ 一
’ －ｒ ，． ｒ・ ｒ Ｉ
磁 ‘１ 了，
ｔ ｆｆ ・
当阻尼 比 分别 取 不 同值 时 ， 系统 的响应 曲线 用 ＭＡＴ ＡＢ语 言描 述 为 ： Ｌ
ｏ ｅ ａ ｍ ｇ ｎ＝ １；
１ ＭＡＴＬ ＡＢ 与《自动 控 制 原 理 》 课 程整 合 的 内涵
学 中应 用 的 实例 ， 出课 程 的 改 革 与 整 合 可 以将 抽 象 的 理 论 形 象 化 ， 进 学 生 对 知 识 的 理 解 和 掌 指 促 握 ， 发 学生 的 兴趣 ， 而提 高教 学质 量 和 学 生 的工 程 实践 能 力． 激 进 关 键 词 ： ＴＬ ； 程 整 合 ； ＭＡ ＡＢ 课 建模 与 仿 真 ； 系统 响 应 ； 体－ 簧－ 质 弹 阻尼 器
目和学生 所 有 的学 习活 动 的综 合 ． 狭义 地 讲 ， 是 将 课 程 和 ＭＡＴ Ａ Ｌ Ｂ有机 地 结 合起 来 ， 两 学 科 将 课 程 的教 与学 融 为 一 体 ， 高 教 与学 的 效率 ， 提 改 善 教 与学 的效 果 ， 现 传 统 教 学 模 式 的创 新［ ． 实 １ ］ ＭＡ ＡＢ与 自动控 制 原 理 课 程 的整 合 ， 能 是 ＴＬ 不 简 单 的结合 ， 被动 的融 人 ， 是 高 层 次 的 主 动适 而 应 ， 结果 将 带 来 课 程 内 容 、 程 实 施 、 程 评 其 课 课 价 和课 程 资 源 的 变 革 ， 时 也 是 传 统 教 学 中教 同 师 的作 用 和 师 生 之 间关 系 的 变 革 ， 不 仅 仅 表 这 现 为策 略或 内容 上 的 交 叉 、 透 、 渗 组合 、 合 ， 综 更 重要 的 是 表 达 了 一 种 新 的 教 育 思 想 和 教 育 理 念， 而其 最终 将 应用 软 件 ＭＡＴＬ ＡＢ作 为辅 助 的 高级认 知 工 具 ， 而 带 动 高 校 理 工 科 教 学 的 全 从
matlab温度控制系统课程设计
matlab温度控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握MATLAB软件在温度控制系统中的应用；2. 学习温度控制系统的基本原理和数学模型；3. 掌握利用MATLAB进行温度控制系统建模、仿真和性能分析的方法。
技能目标：1. 能够运用MATLAB软件构建温度控制系统的数学模型；2. 能够运用MATLAB进行温度控制系统的仿真分析，并优化系统性能；3. 能够运用所学知识解决实际温度控制问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣和热情；2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通和交流能力；3. 增强学生的创新意识和实践能力，使其具备解决实际工程问题的信心。
课程性质：本课程为应用实践性课程，旨在通过MATLAB软件在温度控制系统中的应用，使学生掌握自动控制技术的基本原理和方法。
学生特点：学生已具备一定的自动控制理论知识，对MATLAB软件有一定了解，但缺乏实际应用经验。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成温度控制系统的建模、仿真和性能分析任务，并具备解决实际问题的能力。
教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 温度控制系统基本原理：包括热传递原理、温度传感器和执行器的工作原理等。
相关教材章节：第一章 温度控制系统概述2. MATLAB软件基础：介绍MATLAB软件的基本操作、数据类型、矩阵运算和编程基础。
相关教材章节：第二章 MATLAB软件基础3. 温度控制系统建模：利用MATLAB建立温度控制系统的数学模型，包括传递函数和状态空间模型。
相关教材章节：第三章 系统建模与仿真4. 温度控制系统仿真：运用MATLAB进行温度控制系统的动态仿真，分析系统性能。
相关教材章节：第四章 控制系统仿真5. 温度控制系统设计：结合MATLAB优化工具箱，进行控制器设计和参数优化。
matlab仿真在自动控制原理课程教学中的应用
matlab仿真在自动控制原理课程教学中的应用
Matlab是一种强大的数学软件，它可以用于自动控制原理的仿真和模拟实验。
在自动控制
原理课程教学中，Matlab的应用主要有以下几个方面：
1. 系统建模与仿真：利用Matlab可以方便地建立系统的数学模型，并进行仿真。
通过仿真，可以直观地观察系统的动态特性，从而深入理解自动控制原理的基本概念和方法。
2. 控制算法设计与验证：Matlab提供了丰富的控制算法设计工具箱，可以用于设计各种
控制器，如PID控制器、根轨迹设计、频率响应法等。
通过仿真验证，可以评估控制器的性能，并进行参数优化。
3. 实验数据分析：在实验中，可以采集系统的输入输出数据，利用Matlab进行数据分析和处理，如频域分析、时域分析、系统辨识等。
通过数据分析，可以更深入地了解系统的特性和性能。
4. 课程演示与展示：Matlab可以用于制作课程演示和展示，如动态仿真、控制算法演示等。
通过演示和展示，可以生动形象地展示自动控制原理的基本概念和方法，提高学生的学习兴趣和理解能力。
综上所述，Matlab在自动控制原理课程教学中具有重要的应用价值，可以帮助学生更深入地理解自动控制原理的基本概念和方法。
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M a t l a b在自动控制中的应用MATLAB在控制理论中的应用摘要：为解决控制理论计算复杂问题，引入了MATLAB。
以经典控制理论和现代控制理论中遇到的一些问题为具体实例，通过对比的手法，说明了MATLAB在控制理论应用中能节省大量的计算工作量，提高解题效率。
引言：现代控制理论是自动化专业一门重要的专业基础课程，内容抽象，且计算量大，难以理解，不易掌握。
采用MATLAB软件计算现代控制理论中的问题可以很好的解决这些问题。
自动控制理论分为经典控制理论和现代控制理论，在控制理论学习中，经常要进行大量的计算。
这些工作如果用传统方法完成，将显得效率不高，额误差较大。
因此。
引用一种借助于计算机的高级语言来代替传统方法就显得十分必要。
MATLAB集科学计算，可视化，程序设计于一体，对问题的描述与求解较为方便，在控制理论的学习中是一种备受欢迎的软件。
MATLAB简介：MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
1、MATLAB在系统的传递函数和状态空间模型之间的相互转换的应用：例1：求以下状态空间模型所表示系统的传递函数：解：执行以下的M-文件：>> A=[0 1 0;0 0 1;-5 -25 -5]; >> B=[0;25;-120]; >> C=[1 0 0]; >> D=[0];>> [num,den]=ss2tf(A,B,C,D) 可得到结果：num =0 0.0000 25.0000 5.0000 den =1.0000 5.0000 25.0000 5.0000 因此，所求系统的传递函数为G(S)=525552523++++s s s s2、 使用MATLAB 对状态空间模型进行分析。
给出系统的单位阶跃响应曲线。
解：编写和执行以下的Ｍ-文件： >> A=[-1 -1;6.5 0]; >> B=[1 1;1 0]; >> C=[1 0;0 1]; >> D=[0 0;0 0]; >> step(A,B,C,D)可以得到如图所示的四条单位阶跃响应曲线。
-0.4-0.200.20.4From: In(1)T o : O u t (1)0.511.52T o : O u t (2)From: In(2)Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e3 、稳定化状态反馈控制器的设计。
例3：针对系统试采用线性矩阵不等式处理方法，设计一个稳定化状态反馈控制器。
解：编制并执行以下的M-文件：>> %输入状态方程系数矩阵 >> A=[0 1;-1 0]; >> B=[0;1];>> %以命令setlmis 开始描述一个线性矩阵不等式 >> setlmis([])>> %定义线性矩阵不等式中的决策变量 >> X=lmivar(1,[2 1]); >> Y=lmivar(2,[1 2]);>> %依次描述所涉及的线性矩阵不等式 >> %1st LMI>> %描述线性矩阵不等式中的项AX+XA'>> lmiterm([1 1 1 X],A,1,'S'); >> %描述线性矩阵不等式中的项-BY-Y'B' >> lmiterm([1 1 1 Y],B,-1,'S'); >> %2nd LMI>> lmiterm([2 1 1 X],-1,1);>> %以命令getlmis 结束线性矩阵不等式系统的描述，并命名为lmis>> lmis=getlmis;>> %调用线性矩阵不等式系统可行性问题的求解器feasp >> [tmin,xfeas]=feasp(lmis); >> %将得到的决策变量值化为矩阵型式 >> XX=dec2mat(lmis,xfeas,X); >> YY=dec2mat(lmis,xfeas,Y); >> K=YY*inv(XX)可以得到 K =0.3125 0.93754、连续系统与采样系统之间的转换例4：系统传递函数为3215222++++s s s s输入延时T （d ）=0.35秒，试用一阶保持法对连续系统进行离散，采样周期T(s)=0.1秒MATLAB 程序为：sys=tf([2,5,1],[1,2,3],'td',0.5); >> sysd=c2d(sys,0.1,'foh')Transfer function:2.039 z^2 -3.616 z + 1.587 z^(-5) * --------------------------- z^2 - 1.792 z + 0.8187Sampling time: 0.1例5、计算如图所示的系统传递函数：MATLAB 源程序为：>> s1=tf([2,5,1],[1,2,3])Transfer function: 2 s^2 + 5 s + 1 --------------- s^2 + 2 s + 3>> s2=zpk(-2,-10,5)Zero/pole/gain: 5 (s+2) ------- (s+10)>> sys=feedback(s1,s2)Zero/pole/gain:0.18182 (s+0.2192) (s+2.281) (s+10) ----------------------------------- (s+3.419) (s^2 + 1.763s + 1.064)5、MATLAB 在控制系统的根轨迹应用例6、由连续函数：H(s)= 3215222++++s s s s 试绘出其零极点和根轨迹图。
MATLAB 源程序为：>> num=[2,5,1];den=[1,2,3];sys=tf(num,den); >> figure(1);pzmap(sys);title-1.5-1-0.50.511.5P ole-Zero MapReal AxisI m a g i n a r y A x i s>> figure(2);rlocus(sys);sgrid;title-2.5-2-1.5-1-0.5-1.5-1-0.50.511.5Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s6、MATLAB 在控制系统中的频域分析应用频域分析法主要包括三种方法：Bode 图、Nyquist 曲线、Nichols 图。
（1）、MATLAB 绘制Nyquist 曲线例7、试绘制开环系统H(s)的Nyquist 曲线，判断闭环系统的稳定性，并求出闭环系统的单位冲击响应。
其中 H （s ）=)2)(5(50-+s sMATLAB 程序为：>> k=50;z=[];p=[-5,2]; >> sys=zpk(z,p,k);>> figure(1);nyquist(sys);title;-1.5-1-0.50.511.5Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s>> figure(2);sb=feedback(sys,1); >> impulse(sb);title;-3-2-10123456Impulse ResponseTime (sec)A m p l i t u d e（2）、用MATLAB 绘制Bode 图例8、G(s)=10s 23 s^2 26 s^3 23 s^4 1020s 10+++++的bode 图如下：利用num=[10 20];den=[10 23 26 23 10]; G=tf(num,den); 输入传递函数模型 bode(G) 绘制bode 图 绘图如下：-270-180-90P h a s e (d e g )-60-40-2020M a g n it u d e (d B )这样利用matlab 画出的图形较精确，我们也可以通过在图形上直接操作得出我们所需要的数据，这在应用上给我们带来了很大的方便7、MATLAB 在系统相似变换函数中的应用（1）、通用相似变换函数ss2ss （）。
（2）变为规范形式的函数。
（3）、系统分解为可控和不可控两部分的函数。
（4）、系统分为可观和不可观两部分函数。
例9、设系统的状态空间方程为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---341020122x+ ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-111u y= []111-x 将其作可控性结构分解。
MATLAB 源程序为：>> A=[-2,2,-1;0,-2,0;1,4,3];B=[0;0;1];C=[1,-1,1];D=0;>> s1=ss(A,B,C,D);>> [Abar,Bbar,Cbar,T,k]=ctrbf(A,B,C) Abar =-2 0 0 -2 -2 -1 -4 1 3 Bbar = 0 0 -1Cbar = -1 -1 -1 T = 0 1 0 -1 0 0 0 0 -1 k = 1 1 0 >> rA=rank(A) rA = 3>> rc=sum(k) rc = 2结束语：以上是针对MATLAB 在现代控制理论中的几个典型应用进行的举例分析，在《自动控制理论中》引入MATLAB 编程软件，这种计算机语言生动形象，精品资料能帮助我们更好地理解抽象的理论知识，有助于在实践中的应用。
当然MATLAB的应用远不止这么多，任何涉及到矩阵计算的问题都可以应用MATLAB来简化计算过程。