计控实验报告Matlab系统仿真
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告
机械工程控制基础MATLAB分析与设计仿真实验报告一、实验目的：1.学习并掌握MATLAB软件的基本使用方法；2.了解机械工程控制的基本概念和理论知识；3.分析并设计机械工程控制系统的仿真模型。
二、实验内容：1.使用MATLAB软件绘制机械工程控制系统的block图；2.使用MATLAB软件进行机械工程控制系统的数学建模和仿真；3.使用MATLAB软件对机械工程控制系统进行性能分析和优化设计。
三、实验步骤：1.打开MATLAB软件，并创建一个新的m文件；2.根据机械工程控制系统的控制原理，绘制系统的block图；3.根据系统的block图，使用MATLAB软件进行数学建模，并编写相应的代码；4.对机械工程控制系统进行仿真，并分析仿真结果；5.根据仿真结果，优化系统参数，并重新进行仿真。
四、实验结果分析：通过对实验步骤的操作，我们得到了机械工程控制系统的仿真结果。
根据仿真结果，我们可以对系统的性能进行分析和评估。
通过与系统要求相比较，可以发现系统存在响应速度较慢、稳态误差较大等问题。
在实验中，我们根据分析结果对系统进行了优化设计，并重新进行了仿真。
优化设计的目标是改善系统的性能，使其更接近于理想的控制效果。
通过对系统的参数进行调整和调节，我们成功地改善了系统的性能。
五、实验总结：通过本次实验，我们学习了MATLAB软件的基本使用方法，并了解了机械工程控制的基本概念和理论知识。
我们通过对机械工程控制系统的仿真，实现了对系统性能的分析和优化设计。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，例如如何选择合适的参数和调节控制量等。
通过查阅相关资料和与同学的交流讨论，我们成功地解决了这些问题，同时加深了对机械工程控制的理解。
通过本次实验，我们不仅掌握了MATLAB软件的基本使用方法，还加深了对机械工程控制的理解。
这对我们今后从事相关工作和开展相关研究都具有重要的指导和帮助作用。
MATLAB与控制系统仿真实验报告
MATLAB与控制系统仿真实验报告第一篇：MATLAB与控制系统仿真实验报告《MATLAB与控制系统仿真》实验报告2013-2014学年第 1 学期专业：班级：学号：姓名：实验三 MATLAB图形系统一、实验目的：1.掌握绘制二维图形的常用函数。
2.掌握绘制三维图形的常用函数。
3.熟悉利用图形对象进行绘图操作的方法。
4.掌握绘制图形的辅助操作。
二、实验原理：1，二维数据曲线图（1）绘制单根二维曲线plot(x,y);（2）绘制多根二维曲线plot(x,y)当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。
当x，y是同维矩阵时，则以x，y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
（3）含有多个输入参数的plot函数plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)（4）具有两个纵坐标标度的图形plotyy(x1,y1,x2,y2)2,图形标注与坐标控制1）title(图形名称)；2）xlabel（x轴说明）3）ylabel（y轴说明）4）text（x，y图形说明）5）legend（图例1，图例2，…）6）axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）3, 图形窗口的分割 subplot（m,n,p）4,三维曲线plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2，选项2，…,xn,yn,zn,选项n）5，三维曲面mesh(x,y,z,c)与surf(x,y,z,c)。
一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵。
X，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。
6，图像处理1）imread和imwrite函数这两个函数分别用于将图象文件读入matlab工作空间，以及将图象数据和色图数据一起写入一定格式的图象文件。
2）image和imagesc函数这两个函数用于图象显示。
为了保证图象的显示效果，一般还应使用colormap函数设置图象色图。
MATLAB实验报告3-控制系统仿真
MATLAB 实验报告3 控制系统仿真1、一个传递函数模型： )6()13()5(6)(22++++=s s s s s G 将该传递函数模型输入到MATLAB 工作空间。
num=6*[1，5];den=conv(conv([1，3，1]，[1，3，1])，[1，6]);tf(num,den)2、 若反馈系统为更复杂的结构如图所示。
其中2450351024247)(234231+++++++=s s s s s s s s G ，s s s G 510)(2+=，101.01)(+=s s H 则闭环系统的传递函数可以由下面的MATLAB 命令得出：>> G1=tf([1,7,24,24],[1,10,35,50,24]);G2=tf([10,5],[1,0]);H=tf([1],[0.01,1]);G_a=feedback(G1*G2,H)得到结果：Transfer function:0.1 s^5 + 10.75 s^4 + 77.75 s^3 + 278.6 s^2 + 361.2 s + 120 -------------------------------------------------------------------- 0.01 s^6 + 1.1 s^5 + 20.35 s^4 + 110.5 s^3 + 325.2 s^2 + 384 s + 1203、设传递函数为：61166352)(2323++++++=s s s s s s s G 试求该传递函数的部分分式展开num=[2,5,3,6];den=[1,6,11,6];[r,p,k]=residue(num,den)图 复杂反馈系统4、给定单位负反馈系统的开环传递函数为：)7()1(10)(++=s s s s G 试画出伯德图。
利用以下MATLAB 程序，可以直接在屏幕上绘出伯德图如图20。
>> num=10*[1,1];den=[1,7,0];bode(num,den)5、已知三阶系统开环传递函数为：)232(27)(23+++=s s s s G画出系统的奈氏图，求出相应的幅值裕量和相位裕量，并求出闭环单位阶跃响应曲线。
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告一、实验目的本实验旨在通过MATLAB软件进行控制系统的仿真，并通过仿真结果分析控制系统的性能。
二、实验器材1.计算机2.MATLAB软件三、实验内容1.搭建控制系统模型在MATLAB软件中，通过使用控制系统工具箱，我们可以搭建不同类型的控制系统模型。
本实验中我们选择了一个简单的比例控制系统模型。
2.设定输入信号我们需要为控制系统提供输入信号进行仿真。
在MATLAB中，我们可以使用信号工具箱来产生不同类型的信号。
本实验中，我们选择了一个阶跃信号作为输入信号。
3.运行仿真通过设置模型参数、输入信号以及仿真时间等相关参数后，我们可以运行仿真。
MATLAB会根据系统模型和输入信号产生输出信号，并显示在仿真界面上。
4.分析控制系统性能根据仿真结果，我们可以对控制系统的性能进行分析。
常见的性能指标包括系统的稳态误差、超调量、响应时间等。
四、实验步骤1. 打开MATLAB软件，并在命令窗口中输入“controlSystemDesigner”命令，打开控制系统工具箱。
2.在控制系统工具箱中选择比例控制器模型，并设置相应的增益参数。
3.在信号工具箱中选择阶跃信号，并设置相应的幅值和起始时间。
4.在仿真界面中设置仿真时间，并点击运行按钮，开始仿真。
5.根据仿真结果，分析控制系统的性能指标，并记录下相应的数值，并根据数值进行分析和讨论。
五、实验结果与分析根据运行仿真获得的结果，我们可以得到控制系统的输出信号曲线。
通过观察输出信号的稳态值、超调量、响应时间等性能指标，我们可以对控制系统的性能进行分析和评价。
六、实验总结通过本次实验，我们学习了如何使用MATLAB软件进行控制系统仿真，并提取控制系统的性能指标。
通过实验，我们可以更加直观地理解控制系统的工作原理，为控制系统设计和分析提供了重要的工具和思路。
七、实验心得通过本次实验，我深刻理解了控制系统仿真的重要性和必要性。
MATLAB软件提供了强大的仿真工具和功能，能够帮助我们更好地理解和分析控制系统的性能。
南昌大学《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
实验报告实验课程： MATLAB与控制系统仿真姓名：学号：专业班级：2016年 6月目录实验一 MATLAB的环境与基本运算（一）实验二 MATLAB的环境与基本运算（二）实验三 MATLAB语言的程序设计实验四 MATLAB的图形绘制实验五基于SIMULINK的系统仿真实验六控制系统的频域与时域分析实验七控制系统PID校正器设计法实验八线性方程组求解及函数求极值实验一 MATLAB的环境与基本运算（一）一、实验目的1．熟悉MATLAB开发环境2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本原理1.熟悉MATLAB环境:MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。
2.掌握MATLAB常用命令表1 MATLAB常用命令3.MATLAB变量与运算符3．1变量命名规则3．2 MATLAB的各种常用运算符表2 MATLAB算术运算符表3 MATLAB关系运算符表4 MATLAB逻辑运算符符号功能说明示例符号功能说明示例：1:1:4;1:2:11 .；分隔行..，分隔列…（）% 注释[] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令{} 构成单元数组= 用于赋值4.MATLAB的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式三、主要仪器设备及耗材计算机四、实验容1．新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符）2．启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。
3．学习使用help命令。
4．窗口命令closeclose allclchold onhold off了解其功能和作用，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。
5．工作空间管理命令whowhosclear6．随机生成一个2×6的矩阵，写出实现矩阵左旋（以第1行第1列为中心逆时针）90°或右旋（顺时针）90°的命令。
实验报告 基于Matlab的计算机控制技术仿真实验.
重庆交通大学学生实验报告实验课程名称计算机控制实验开课实验室交通装备与制造工程实训中心学院机电与汽车工程学院年级2012专业班二班学生姓名朱瑞学号631224030230开课时间2014 至2015 学年第二学期2015年6 月z/(2*(z - exp(-T))) + z/(2*(z - exp(-3*T)))>> pretty(FZ)z z --------------- + ----------------- 2 (z - exp(-T)) 2 (z - exp(-3 T)) 3、求下列各函数的Z 反变换。
（1）：5.0)(-=z zz F>> f=z/(z-0.5); >> iztrans(f) ans = (1/2)^n（2）：)1.0)(8.0()(2--=z z z z F>> f=z^2/((z-0.8)*(z-0.1)); >> iztrans(f) ans =8/7*(4/5)^n-1/7*(1/10)^n 第三章 习题 P561、试求如题图3.1所示的采样控制系统在单位阶跃信号作用下的输出响应y *（t ）。
设G(s)=)10(20+s s ，采样周期T=0.1s 。
>> gs=tf([20],[1 10 0]); >> gz=c2d(gs,0.1,'imp'); >> gzb2=feedback(gz,1);>> rz=tf([1 0],[1 -1],0.1); %阶跃输入信号的Z 变换 >> yz=rz*gzb2; >> impulse(yz)2 试求如题图3.1所示的控制系统在单位速度作用下的稳态误差 设G(s)=)11.0(1s s ，采样周期T=0.1s 。
>> gs=tf([1],[0.1 1 0]); >> T=0.1;>> gz=c2d(gs,T,'imp');>> gzb=feedback(gz,1); % 先求Z 变换，再求闭环传递函数和响应，正确 >> rz = tf([0.1 0],[1 -2 1],T); %单位速度信号 >> rz1 = zpk([0],[1 1],T,T); %效果相同 >> yz=rz*gzb; >> impulse(yz);>> t=[0:0.1:10]'; %效果相同>> ramp=t;>> lsim(gzb,ramp,t)>> [y,t1] = lsim(gzb,ramp,t);>> ER = ramp - y>> plot(ER,t),grid %误差曲线>> gs=tf([1],[0.1 1 0]); %连续情况，稳态误差为1 >> gsb=feedback(gs,1);>> rs = tf([1],[1 0 0]); %单位速度信号>> ys=rs*gsb;>> t1=0:0.01:10;>> impulse(ys,t1);>> t=[0:0.01:10]'; %效果相同 >> ramp=t;>> lsim(gsb,ramp,t)5 如题图3.1所示的控制系统 设G(s)=)1(10s s ，采样周期T=1s 。
matlab控制系统计算机仿真实验-完整版
MALTAB 仿真实验指导书实验一实验题目：欧拉法&梯形法的MATLAB 实现实验目的：1.熟练掌握MATLAB 的使用方法2.牢记欧拉法、梯形法的计算过程3.熟悉欧拉法、梯形法以及实现二阶动态响应的程序编写 实验内容：已知被控对象的系数矩阵分别为A=[-5 -2 -1 -0.5；4 0 0 0；0 2 0 0；0 0 1 0 ]B=[1;0;0;0]；C=[0 0 0.25 0.5]；D=0；根据欧拉法、梯形法的递推公式，应用MATLAB 语言编写相应的仿真程实验要求：1.取计算步长65.0=h ，初值均为零，输入为阶跃信号，取25=u ，研究系统25秒的动态过程。
2.取计算步长01.0=h ，初值均为零，输入为阶跃信号，取25=u ，研究系统25秒的动态过程。
实验算法：欧拉法递推公式：),(1k k k k y t hf y y +=+梯形法的递推公式： )],(),([2),(011101++++++=+=k k k k k k k k k k y t f y t f h y y y t hf y y实验方法：利用所学过数值积分方法（欧拉法、梯形法），通过MATLAB 语言对给定的系统进行仿真实验步骤：1.了解并掌握基本数值积分的方法，即欧拉法、梯形法，并做比较，了解它们之间的联系与区别和优缺点，其中重点掌握梯形法。
2.通过给定的系统，利用欧拉法、梯形法编写相应MATLAB 语言，实现仿真，得出相应的仿真曲线。
3.比较仿真实验结果，并得出结论。
4.撰写实验报告。
实验程序：1.欧拉法A=[-5 -2 -1 -0.5;4 0 0 0;0 2 0 0;0 0 1 0];B=[1;0;0;0];C=[0 0 0.25 0.5];D=0;x0=[0;0;0;0];% x0为状态变量的初值，此处以列向量表示；u=25;% u为输入向量；t0=0;% t0为仿真时间的起始时刻；tf=15;% tf为仿真时间的结束时刻；h=0.65;% h=0.01 h为仿真时所取的仿真步长；m=(tf-t0)/h;[r,c]=size(A);for i=1:mfor j=1:rx(j)=x0(j)+h*(A(j,:)*x0+B(j,:)*u);endy(i)=C*x';x0=x';t(i)=i*h;endplot(t,y)grid ontitle('useEuler')2.梯形法A=[-5 -2 -1 -0.5;4 0 0 0;0 2 0 0;0 0 1 0];B=[1;0;0;0];C=[0 0 0.25 0.5];D=0;x0=[0;0;0;0];% x0为状态变量的初值，此处以列向量表示；u=25;% u为输入向量;t0=0;% t0为仿真时间的起始时刻；tf=15;% tf为仿真时间的结束时刻；h=0.65;% h=0.01 h为仿真时所取的仿真步长；m=(tf-t0)/h;[r,c]=size(A);for i=1:mfor j=1:rx(j)=x0(j)+h*(A(j,:)*x0+B(j,:)*u);endx1=x';for k=1:rxx(k)=x0(k)+0.5*h*((A(k,:)*x0+B(k,:)*u)+(A(k,:)*x1+B(k,:)*u)); endy(i)=C*xx';x0=xx';t(i)=i*h;endplot(t,y)grid ontitle('useLadder')实验报告要求：1.书写实验报告，其中包括实验题目，实验目的，实验内容，实验要求，实验思路，实验方法，实验步骤，实验程序等。
基于MATLAB控制系统仿真实验报告
tf 4
y0
0 1
6、求出 G1(s)
2 (s2 2s 1) 与 G2 (s)
1 (2s3
3s2
1)
的单位阶跃响应，并分别
求出状态空间模型。
解：（1） G1(s) 2 (s2 2s 1) 的状态空间模型求解如下：
function shiyan2 b1=[2];
D(z)
0.62(1 0.136z 1)(1 0.183z (1 0.045z 1)(1 0.53z 1)
1 )
分别用仿真算法得到系统在单位阶跃输入作用下的响应，系统在单位速度输
入是的输出响应。
解：（1）首先将 W1(s)转换为 W1(z)，采样周期 T=0.2s，程序清单如下： function shiyan42 num=[10];den=[0.005 0.15 1 0]; ts=0.2;[nc,dc]=c2dm(num,den,ts)
INTRO（注意：intro 为一个用 MATLAB 语言编写的幻灯片程序，主要演示
常用的 MATLAB 语句运行结果。）
然后，根据现实出来的幻灯片右面按钮进行操作，可按 START——NEXT—
—NEXT 按钮一步步运行，观察。
3、自编程序并完成上机编辑，调试，运行，存盘：
（1）用 MATLAB 命令完成矩阵的各种运算，例如：
5、利用 ode23 或 ode45 求解线性时不变系统微分方程 y(t) Ay(t) ，并绘制出 y(t)
曲线，式中
A
0.5
1
1 0.5
t t0 t 如下： function xdot=fun21(t,x) A=[-0.5 1;-1 -0.5]; xdot=A*x; function fzsy22 t0=0;tf=4;tol=1e-6; x0=[0;1];trace=1; [t,x]=ode23('fun21',t0,tf,x0,tol,trace); plot(t,x) 得到的实验结果如下图所示：
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告实验报告：MATLAB与控制系统仿真引言在现代控制工程领域中，仿真是一种重要的评估和调试工具。
通过仿真技术，可以更加准确地分析和预测控制系统的行为和性能，从而优化系统设计和改进控制策略。
MATLAB是一种强大的数值计算软件，广泛应用于控制系统仿真。
实验目的本实验旨在掌握MATLAB在控制系统仿真中的应用，通过实践了解控制系统的建模与仿真方法，并分析系统的稳定性和性能指标。
实验内容1.建立系统模型首先，根据控制系统的实际情况，建立系统的数学模型。
通常，控制系统可以利用线性方程或差分方程进行建模。
本次实验以一个二阶控制系统为例，其传递函数为：G(s) = K / [s^2 + 2ζω_ns + ω_n^2]，其中，K表示放大比例，ζ表示阻尼比，ω_n表示自然频率。
2.进行系统仿真利用MATLAB软件，通过编写代码实现控制系统的仿真。
可以利用MATLAB提供的函数来定义传递函数，并通过调整参数来模拟不同的系统行为。
例如，可以利用step函数绘制控制系统的阶跃响应图像，或利用impulse函数绘制脉冲响应图像。
3.分析系统的稳定性与性能在仿真过程中，可以通过调整控制系统的参数来分析系统的稳定性和性能。
例如，可以改变放大比例K来观察系统的超调量和调整时间的变化。
通过观察控制系统的响应曲线，可以判断系统的稳定性，并计算出性能指标，如超调量、调整时间和稳态误差等。
实验结果与分析通过MATLAB的仿真，我们得到了控制系统的阶跃响应图像和脉冲响应图像。
通过观察阶跃响应曲线，我们可以得到控制系统的超调量和调整时间。
通过改变放大比例K的值，我们可以观察到超调量的变化趋势。
同时，通过观察脉冲响应曲线，我们还可以得到控制系统的稳态误差，并判断系统的稳定性。
根据实验结果分析，我们可以得出以下结论：1.控制系统的超调量随着放大比例K的增大而增大，但当K超过一定值后，超调量开始减小。
2.控制系统的调整时间随着放大比例K的增大而减小，即系统的响应速度加快。
实验报告基于Matlab的计算机控制技术仿真实验
重庆交通大学学生实验报告实验课程名称计算机控制实验开课实验室交通装备与制造工程实训中心学院机电与汽车工程学院年级2012 专业班二班学生姓名朱瑞学号631224030230开课时间2014 至2015 学年第二学期总成绩教师签名批改日期2015 年 6 月实验项目基于 Matlab 的计算机控制技术仿真实验实验时间2015 年6 月实验地点90304实验性质验证性设计性综合性教师评价：评价教师签名：一：实验目的1．熟悉Matlab 的使用环境，学习Matlab 软件的使用方法和编程方法。
2．学习使用Matlab 进行各类数学变换运算的方法。
3．学习使用Matlab 建立控制系统模型的方法。
二：实验主要内容及过程第二章习题P371、求下列函数的Z 变换at（1） f (t) 1 e>> syms a n T>> FZ=(ztrans(1-exp(-a*n*T)))FZ =z/(z - 1) - z/(z - exp(-T*a))>> simple(FZ)ans =z/(z - 1) - z/(z - exp(-T*a))>> pretty(FZ)z z----- - -------------z - 1 z - exp(-T a)（2）fk 1(t)k>=04>> syms k>> FZ=ztrans((1/4)^k)2机械电子工程二班朱瑞631224030230 z/(z - 1/4)>> syms a n T>> FZ=ztrans((1/4)^(n*T))FZ =z/(z - (1/4)^T)（3）F (s)6s(s2)>> syms s n T>> ft = ilaplace( 6/(s*(s+2)) )ft =3 - 3*exp(-2*t)>> FZ=(ztrans(3 - 3/exp(2*n*T)))FZ =(3*z)/(z - 1) - (3*z)/(z - exp(-2*T))>> pretty(FZ)3 z 3 z----- - -------------z - 1 z - exp(-2 T)（4）F (s)(s s1)(2s3)>> syms s n T>> ft = ilaplace( (s+2)/((s+1)*(s+3)) )ft =exp(-t)/2 + exp(-3*t)/2>> FZ=(ztrans(1/(2*exp(n*T))+1/(2*exp(3*n*T)))) FZ =3机械电子工程二班 朱瑞 631224030230z/(2*(z - exp(-T))) + z/(2*(z - exp(-3*T))) >> pretty(FZ)zz--------------- + ----------------- 2 (z - exp(-T))2 (z - exp(-3 T))3、求下列各函数的 Z 反变换。
大作业 计算机控制技术实验报告 基于Matlab的PID控制算法仿真深圳大学
深圳大学实验报告课程名称：计算机控制技术实验项目名称：基于Matlab的PID控制算法仿真学院：机电与控制工程学院专业：自动化指导教师：杨蓉报告人：. 学号：. 班级： 3实验时间：2012.5.26实验报告提交时间：2012.6.4（2）列出算法传递函数：simulink模型：（3）建立（4）准备工作：双击step，将sample time设置为1以符合采样周期T = 1 s 的要求；选定仿真时间为500。
第一步是先获取开环系统的单位阶跃响应，在Simulink中，把反馈连线、微分器、积分器的输出连线都断开，并将'Kp'的值置为1，调试之后获取响应值。
再连上反馈线，再分别接上微分器、积分器，仿真，调试仿真值。
（二）增量式：（1）列出算法表达式：增量式PID控制算法表达式为：模型：3）建立simulink （（4）准备工作：双击step，将sample time设置为1以符合采样周期T = 1 s 的要求；选定仿真时间为500。
第一步是先获取开环系统的单位阶跃响应，在Simulink中，把反馈连线、微分器、积分器的输出连线都断开，并将'Kp'的值置为1，调试之后获取响应值。
再连上反馈线，再分别接上微分器、积分器，仿真，调试仿真值。
将Kp的值置为0.5，并连上反馈连线。
仿真运行完毕，双击“scope”得到下图效果不理想，再将Kp的值置为0.2，并连上反馈连线。
P控制时系统的单位阶跃响应图如下：3.PID控制整定经多次输入调试，Kd的值置为0.5时，系统能最快地趋向稳定。
双击scope可得：从上面三张图可以看出. PI、PID 控制二者的响应速度基本相同，且系统稳定的输出值也相同。
Kp、Ki、Kd分别取0.2、1、0.5。
（二）增量式：1.对P控制整定”得到下图scope仿真运行完毕，双击“将Kp的值置为2.5，并连上反馈连线。
P控制时系统的单仲阶跃响应图如下：无论如何更改Kp的值，都是呈现出下坡趋势。
实验报告基于Matlab的控制系统仿真1
实验报告基于Matlab的控制系统仿真1实验一基于matlab的控制系统模型姓名学生号班级机器一、实验目的1）熟悉MATLAB的使用环境，学习MATLAB软件的使用方法和简单编程方法。
2）使用MATLAB软件学习拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换的方法。
3）学习如何使用MATLAB软件建立和转换连续系统的数学模型。
4）学习如何使用MATLAB软件分析控制系统的稳定性。
二、实验原理1.拉普拉斯变换和逆拉普拉斯变换（1）拉普拉斯变换symsawtf1=exp(-a*t)laplace(f1)f2=t-t?2laplace(f2)f3=t*exp(-a*t)拉普拉斯（F3）F4=sin（w*t）拉普拉斯（F4）F5=exp（-A*t）*cos（w*t）拉普拉斯（F5）（2）拉普拉斯逆变换1symssawf1=1/s位置（f1）f2=1/（s+a）ilaplace（f2）f3=1/s^2…ilaplace(f3)f4=w/(s^2+w^2)ilaplace(f4)f5=1/(s*(s+2)^2*(s+3))ilaplace(f5)2.控制系统模型的建立和转化传递函数模型：g（s）？麻木？b2sm？1?…?+ 布姆登？安森？11秒？a2？…？+BN零极点增益模型：g(s)?k(s?z1)(s?z2)?(s?zm)(s?p1）（s？p2）？（s？PN）（1）建立系统传递函数模型s(s?1)s2g(s)??s(s?2)(s?3)?s2?5s?6num=[1,1,0]den=[1,5,6]GS1=TF（Num，den）（2）建立系统的零极点模型z=[0,-1]p=[-2,-3]k=[1]GS1=ZPK（Z，P，K）（3）将传递函数模型转化为零极点模型2Num=[1,1,0]den=[1,5,6]GS1=TF（Num，den）[Z，P，k]=tf2zp（Num，den）GS2=ZPK （Z，P，k）（4）将零极点模型转换为传递函数模型z=[0,-1]p=[-2,-3]k=[1]gs1=zpk(z,p,k)[num，den]=zp2tf（z'，p'，k）gs2=tf（num，den）3。
基于Matlab的计算机控制系统仿真实验1
实验一：基于 Matlab 的控制系统的信号变换一、实验目的1. 熟悉 Matlab 的使用环境，学习 Matlab 软件的使用方法和编程方法2. 信号采样及其采样定理。
3. 学习使用 Matlab 进行各类数学变换运算的方法二、实验原理1、香农采样定理对一个具有有限频谱的连续信号 f(t)进行连续采样，当采样频率满足 ωS≥ 2ωmax 时，采样信号 f*(t)能无失真的复现原连续信号。
作信号 f (t) =5e −10t 和 f * (t) =5e −10k T 的曲线，比较采样前后的差异。
（1）幅度曲线：T=0.05t=0:T:0.5f=5*exp(-10*t)subplot(2,1,1)plot(t,f) ;画指数函数曲线gridsubplot(2,1,2)stem(t,f) ;画指数序列曲线grid（2）幅频曲线：2.1 连续信号f (t) =5e −10t 的频谱。
w=-50:1:50F=5./sqrt(100+w.^2)plot(w,F)grid2.1 离散信号f * (t) =5e −10k T的频谱。
选择合理的采样周期T，观察离散信号的频谱变化。
w=-400:20:400ws=200Ts=2*pi/wsF0=5/Ts*(1./sqrt(100+(w).^2))F1=5/Ts*(1./sqrt(100+(w-ws).^2))F2=5/Ts*(1./sqrt(100+(w+ws).^2))plot(w,F0,w,F1,w,F2)grid问题：观察连续信号离散化后，幅频谱有什么变化？请改变采样频率ws，观察何时出现频谱混叠现象？2、拉式变换和Z变换—使用Matlab求函数的拉式变换和Z变换。
观察原函数与像函数之间的变化。
拉式变换：syms a w tf1=exp(-a*t)laplace(f1)f2=tlaplace(f2)f3=t* exp(-a*t) laplace(f3)f4=sin(w*t)laplace(f4)f5=exp(-a*t)*cos(w*t) laplace(f5) 反拉式变换syms s a wf1=1/silaplace(f1)f2=1/(s+a)ilaplace(f2)f3=1/s^2ilaplace(f3)f4=w/(s^2+w^2) ilaplace(f4)f5=1/(s*(s+2)^2*(s+3)) ilaplace(f5)Z变换：syms a k Tf1=exp(-a*k*T) ztrans(f1)f2=k*Tztrans(f2)f3=k*T*exp(-a*k*T) ztrans(f3)f4=sin(a*k*T) ztrans(f4)f5=a^kztrans(f5) 反Z变换syms z a Tf1=z/(z-1)iztrans(f1)f2=z/(z-exp(-a*T)) iztrans(f2)f3=T*z/(z-1)^2 iztrans(f3)f4=z/(z-a)iztrans(f4)f5=z/((z+2)^2*(z+3)) iztrans(f5)三、实验步骤1. 根据参考程序，验证采样定理、拉氏变换和 Z 变换。
MATLAB系统仿真实验报告一
MATLAB系统仿真实验报告（一实验一、MATLAB语言环境与基本运算一、实验目的及要求1．学习了解MATLAB语言环境2．练习MATLAB命令的基本操作3．练习MATLAB数值运算相关内容4．练习MATLAB符号运算相关内容5．撰写实验报告二、实验内容1．熟悉Matlab语言环境1)．学习了解MATLAB语言环境MATLAB语言操作界面(主界面的各个窗口)主界面：工具栏：状态栏：命令窗口：文件窗口：工作空间窗口：历史命令窗口：变量查询命令who, whosWho：列出当前存储器中的所有变量Whos：列出当前工作空间中的所有变量，包括与他们的维数、字节、类型有关的变量目录与目录结构目录，文件夹，文件搜索路径联机帮助2)．MATLAB基本操作命令demos，clc，clf，clear，contro-c(^c)，diary Demos：Clc：命令窗口清屏。
Clf：清楚当前图形。
清楚工作空间。
Control+c：复制选定区域到粘贴板。
Diary:用于记录MATLAB窗口的输入的命令和响应输出,diary off关闭记录，diary on打开记录。
2．Matlab数值运算与符号运算1)．MATLAB数值运算相关内容MATLAB变量及变量赋值变量名以字母开头，后接字母、数字或下划线的字符序列，最多63个字符。
变量名区分大小写，不可使用保留字。
变量赋值：变量名=表达式。
初等矩阵函数ones, zeros, eye, rand, randn, sizeOnes:生成常熟1构成的数组。
Zeros：零数组。
Eye：生成单位矩阵。
Rand：生成随机数和矩阵。
产生标准正态分布的随机数或矩阵的函数。
Size：求矩阵的维数。
矩阵的基本运算+ 加- 减* 乘^ 乘方‘共轭转置/或\ 矩阵相除./或.\ 数组相除矩阵的特征运算det, eig, rank, svdDet：求行列式。
Eig：求特征值和特征向量。
Rank：计算矩阵的秩。
控制系统计算机仿真(matlab)实验五实验报告
实验五 控制系统计算机辅助设计一、实验目的学习借助MATLAB 软件进行控制系统计算机辅助设计的基本方法，具体包括超前校正器的设计，滞后校正器的设计、滞后－超前校正器的设计方法。
二、实验学时：4 学时 三、实验原理1、PID 控制器的设计PID 控制器的数学模型如公式（5-1）、（5-2）所示，它的三个特征参数是比例系数、积分时间常数（或积分系数）、微分时间常数（或微分系数），因此PID 控制器的设计就是确定PID 控制器的三个参数：比例系数、积分时间常数、微分时间常数。
Ziegler （齐格勒）和Nichols （尼克尔斯）于1942提出了PID 参数的经验整定公式。
其适用对象为带纯延迟的一节惯性环节，即：s e Ts Ks G τ-+=1)( 5-1式中，K 为比例系数、T 为惯性时间常数、τ为纯延迟时间常数。
在实际的工业过程中，大多数被控对象数学模型可近似为式（5-1）所示的带纯延迟的一阶惯性环节。
在获得被控对象的近似数学模型后，可通过时域或频域数据，根据表5-1所示的Ziegler-Nichols 经验整定公式计算PID 参数。
表控制器的参数。
假定某被控对象的单位阶跃响应如图5-4所示。
如果单位阶跃响应曲线看起来近似一条S 形曲线，则可用Ziegler-Nichols 经验整定公式，否则，该公式不适用。
由S 形曲线可获取被控对象数学模型（如公式5-1所示）的比例系数K 、时间常数T 、纯延迟时间τ。
通过表5-1所示的Ziegler-Nichols 经验整定公式进行整定。
如果被控对象不含有纯延迟环节，就不能够通过Ziegler-Nichols 时域整定公式进行PID 参数的整定，此时可求取被控对象的频域响应数据，通过表5-1 所示的Ziegler-Nichols 频域整定公式设计PID 参数。
如果被控对象含有纯延迟环节，可通过pade 命令将纯延迟环节近似为一个四阶传递函数模型，然后求取被控对象的频域响应数据，应用表5-1求取PID 控制器的参数。
控制系统仿真与工具(matlab)实验指导书精选全文
可编辑修改精选全文完整版控制系统仿真与工具实验指导书目录实验一熟悉MATLAB语言工作环境和特点 (1)实验二图形绘制与修饰 (4)实验三系统的时间响应分析 (8)实验四系统的时间响应分析 (12)实验五SIMULINK仿真基础 (14)实验一熟悉MATLAB语言工作环境和特点一、实验目的通过实验使学生熟悉MA TLAB语言的工作环境，并了解MATLAB语言的特点，掌握其基本语法。
二、实验设备PC机MATLAB应用软件三、实验内容本实验从入门开始，使学生熟悉MA TLAB的工作环境，包括命令窗、图形窗和文字编辑器、工作空间的使用等。
1、命令窗（1）数据的输入打开MATLAB后进入的是MA TLAB的命令窗，命令窗是用户与MATLAB做人机对话的主要环境。
其操作提示符为“》”。
在此提示下可输入各种命令并显示出相应的结果，如键入：x1=sqrt(5),x2=1.35,y=3/x2显示结果为:x1=2.2361x2=1.3500y=2.2222上命令行中两式之间用逗号表示显示结果，若用分号，则只运行而不用显示运行结果。
如键入A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]，则显示为说明：●直接输入矩阵时，矩阵元素用空格或逗号分隔，矩阵行用分号相隔，整个矩阵放在方括号中。
注意：标点符号一定要在英文状态下输入。
●在MA TLAB中，不必事先对矩阵维数做任何说明，存储时自动配置。
●指令执行后，A被保存在工作空间中，以备后用。
除非用户用clear指令清除它，或对它重新赋值。
●MATLAB对大小写敏感。
（2）数据的显示在MA TLAB工作空间中显示数值结果时，遵循一定的规则，在缺省的情况下，当结果是整数，MATLAB将它作为整数显示；当结果是实数，MATLAB以小数点后4位的精度近似显示。
如果结果中的有效数字超出了这一范围，MATLAB以类似于计算器的计算方法来显示结果。
也可通过键入适当的MA TLAB命令来选择数值格式来取代缺省格式。
控制系统计算机仿真(matlab)仿真实验一实验报告
实验一MATLAB基本操作与矩阵运算一、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二、实验学时：2学时三、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。
打开MATLAB软件弹出如图1-1所示的图形窗口。
MATLAB有3种子窗口，即：命令窗口（Command Window）、m-文件编辑窗口（Edit Window）和图形窗口（Figure Window）。
图1-1 MATLAB R2008a基本界面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 ——多项式拟合四、实验内容1.自由练习Matlab 软件的操作2、已知矩阵 A=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡987654321。
本部《Matlab与控制系统仿真》实验报告
（1）画出调试好的数控机床进给系统的PI速度控制和PID位置控制的Simulink模块图。
（2）比较分析仿真结果。
实验编号：
实验七MATLAB数字控制器设计初步
姓名
指导教师
时间
地点
一、实验目的和要求
二、实验设备及材料
三、实验记录
（1）序列 ，的z变换结果。
（2）离散系统的系统函数 ，求其冲激响应h(k)
clear%清除变量
t =0:0.001:2*pi;
subplot(2,2,1);
polar(t, 1+cos(t))
subplot(2,2,2);
plot(cos(t).^3,sin(t).^3)
subplot(2,2,3);
polar(t,abs(sin(t).*cos(t)))
subplot(2,2,4);
实验编号：
实验五MATLAB控制系统工具箱使用
姓名
指导教师
时间
地点
一、实验目的和要求
二、实验设备及材料
三、实验记录
(1)写出传递函数 的部分展开式
（2）编程构建系统
(3)编程绘制单位负反馈的开环传递函数 的伯德图。
实验编号：
实验六数控机床SIMULINK仿真
姓名
指导教师
时间
地点
一、实验目的和要求
二、实验设备及材料
(3)画出离散系统的系统函数 ，的零极点图
（4）若描述离散系统的差分方程为 ，已知激励 ，初始状态y(-1)=1,y(-2)=0，求系统的零输入响应，零状态响应。
（5）已知 ，通过部分分式展开法求F(z)。
实验编号：
实验八MATLAB数字控制器设计
控制系统计算机仿真(matlab)实验四实验报告
实验四控制系统计算机辅助分析一、实验目的1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析3、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析二、实验学时：2学时三、试验原理：1、稳定性的基本概念与必要条件根据李雅普诺夫稳定性理论，线性控制系统的稳定性可定义如下：如果线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零（原平衡工作点），则称系统渐近稳定，简称稳定。
否则，若在初始扰动影响下，系统的动态过程随时间的推移而发散，则称系统不稳定。
线性系统稳定的充分必要条件是：闭环系统特征方程的所有根均具有负实部；或者说，闭环传递函数的极点均严格位于左半s平面。
由上述线性系统稳定性概念与系统稳定的充分必要条件可知，判定线性系统稳定性的最直接方法就是求出闭环系统特征方程的所有根或者全部闭环极点，根据特征方程所有根是否具有负实部或闭环极点是否全部位于左半s平面来判定系统的稳定性。
四、实验内容：（三题选做两题）1、时域分析（1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量，并求出单位脉冲响应曲线。
程序：s=tf('s');G=5*(s^2+5*s+6)/(s^3+6*s^2+10*s+8);step(G);grid;hold on;impulse(G);结果：超调量=（|3.75-4|）/4x100%=6.25%0123456-112345Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e（2）典型二阶系统传递函数为：当ζ=0.7,ωn 取2、4、6、8、10、12的单位阶跃响应。
程序： kesi=0.7for wn=2:2:12 num=wn^2;den=[1 2*kesi*wn wn^2]; G=tf(num,den); t=0:0.01:10; step(G); hold on; endtitle('wn 不同值下的单位阶跃响应'); xlabel('t');ylabel('阶跃响应'); grid; 结果：00.51 1.52 2.53 3.540.20.40.60.811.21.4w n 不同值下的单位阶跃响应t (sec)阶跃响应（3）典型二阶系统传递函数为：当ωn =6,ζ取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的单位阶跃响应。
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实验Matlab系统仿真（一）MA TLAB语言编程：
1用MATLAB完成矩阵的各种运算
打开matlab软件，输入矩阵矩阵A=
在“command window（命令窗口）”里输入：
A=[11 12 13 14;21 22 23 24;31 32 33 34;41 42 43 44]%矩阵A A（：1）%取矩阵A的第一列元素
A（2，：）%取矩阵A的第二行素
A（1:2,2:3）%取矩阵A的第一二行第二三列元素
A（：，1:2）%取矩阵A的第一列与第二列元素
2 绘制数学函数的图形
函数y(t)=1-2e-tsin(t) (0=<t<=8)
在command window窗口输入matlab程序如下：
t=0:0.1:8; %建立向量t
y=1-2*exp(-t.*sin(t));
plot(t,y); %利用plot命令绘图
xlabel(‘t’);ylable(‘y=1-2*e^(-t*sin(t))’);
3 理解函数文件与命令文件的区别.并自编函数文件并调用已知非线性方程组{sinx
求系统在初始条件为x(0)=1,x(0)’的数值解。
(1)定义方程组的M函数equ.m, matlab程序如下：
fnction xs=equ(xi)
x=xi(1);y=xi(2);z=xi(3);
xs=zeros(3,1);
xs(1)=sin(x)+y^2+log(z)-7;
xs(2)=3*x+2^y-z^3+1
xs(3)=x+y-5
(2)方程组求解
x0=[1 1 1];
xyz=fsolve(@equ,x0)
（二）数值积分算法与函数调用
若matlab求解初值问题的解，其方程如下：
x’=x-t2 ;x(0)=1, t=[0 3]
1．matlab程序编写如下：
Function xdot=fun21(t,x)
xdot=x-t^2
并以fun21.m存盘
2．写如下程序并以fzsy22.m存盘
t0=0;tf=3;tol=1e-6;
x0=1;trace=1;
[t,x]=ode23(‘fun21’,t0,tf,tol,trace)
plot(t,x)
3．在命令窗口下运行fzsy21即可求出x的解，并画出曲线
（三）simulink建立仿真模型
1、输入simulink或双击命令窗日工具栏右起第三个按钮（NEW SIMULINK MODEL）,Library simulink然后指向File菜单下拉菜单open 调出fzsv3 1.mdl文件。
然后在fzsy31.mdl文件的菜单观察并记录有关设置参数，然后指向Start下拉菜单单击一次观察输出波形。
该仿真模型（SIMULUNK系统结构框图）如下：
在Matlab主窗口的Workspace中找到y变量，然后双击，可以看到tout=0:0.1:10对于y 的输出，示波器绘图正是根据tout数组与y数组绘制。
2、以双积分系统为例G(s)=1/s2, 绘制根轨迹
g1=tf([1],[1 0 0])
rlocus(g1)；
g2= tf([1 1],[1 5 0 0])
rlocus(g2)；
g3= tf([1 5],[1 1 0 0])
rlocus(g3)；
3、设Kc={0.1 0.5 1}，对这三种补偿器进行仿真，仿真时间可为{10 50 5}
超期补偿器：K(s)=Kc(s+1)/(s+5)。