MATLAB与控制系统仿真

MATLAB与控制系统仿真
1.1 系统仿真概述
系统仿真是随着计算机技术的发展而逐步形成的一类实验研究方法，应用领域十分广 泛： （1）研究领域 如：地球活动研究，海洋环境仿真，分子动力学研究，机器人研究，机器人的控制。
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1.1 系统仿真概述
（2）工业、物流
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1.2 MATLAB简介
4.图形化程序编制功能
具备动态系统进行建模、仿真和分析的软件包；
只需采用拖拽模块连接模块的形式，即可实现编程功能。
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1.2 MATLAB简介
用于解代数方程、微积分、复合导数、积分、二重积分、有理函数、微分方程、泰乐级数 展开、寻优等，可求得解析符号解。
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1.2 MATLAB简介
3.丰富的绘图功能与计算结果的可视化
具有高层绘图功能——二维、三维绘图； 具有底层绘图功能——句柄绘图； 使用plot函数可随时将计算结果可视化。
仿真：是利用计算机模型复现实际项目（系统）中发生的本质过程，并通过对系统模型的实
验来研究存在的或设计中的系统。 根据不同的分类标准，可以将系统仿真分为以下几类：
物理仿真 数学仿真 混合仿真 研制一些实体模型，使之能够重现原系统的各种状态。 用数学语言表达系统，并编制程序在计算机上对实际系统进行 研究。 为了提高数学仿真的可信度或针对难以建模的系统多采取物理 模型、数学模型和实体相结合组成较复杂的仿真系统。
5.丰富的MATLAB工具箱
MATLAB提供丰富的工具箱，是将许多基本功能组合为函数包或可操作的图形界面，极 大的减轻了用户编程的负担。本教材相关的工具箱有：MATLAB通用工具箱、Simulink仿真 工具箱、控制系统工具箱、符号数学工具箱、信号处理工具箱、图象处理工具箱等。
6.MATLAB的兼容功能
工业研究与开发； 数学教学与研究，特别是线性代数；
数值分析和科学计算方面的教学与研究；
电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究； 经济学、化学和生物学等计算问题
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1.2 MATLAB简介
1.矩阵运算功能
MATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功能，是基于矩阵运算的处理工具；它的变量是矩 阵，运算是矩阵的运算。
1.1 系统仿真概述
（3）军事领域 武器装备的研制，军事训练。
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1.1 系统仿真概述
（4）交通，医学
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1.1 系统仿真概述
1.系统仿真的三要素
系统：即仿真对象，其基本特性是整体性和相关性。 模型：是系统的抽象，是对系统属性和变化规律的一种定量抽象，是对系统本质的描述。
ans
对于未赋值运算结果，自动赋给变量ans
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1.2 MATLAB简介
2.符号运算功能
符号运算允许将变量定义为符号进行数学运算和分析；
允许变量不赋值而参与运算；如下例： syms a b c x % 创建多个符号变量
f2 = a*x^2 + b*x + c
% 创建符号表达式
3.仿真的基本步骤
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1.2 MATLAB简介
MATLAB语言设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题，取名MATLAB即
Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思。 MATLAB具备大规模计算能力和仿真功能，是大学工科必修的计算机语言之一。其应用领域
非常广泛，如：
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—第1章 控制系统仿真概述
MATLAB与控制系统仿真
章节重点
本章节主要介绍两个部分，一是控制系统仿真的基本概念，二是 MATLAB控制系统仿真的基础知识，具体内容如下： 系统仿真的基本概念；


MATLAB的简介；
MATLAB基本操作，包括MATLAB R2014a的启动方法和MATLAB 基本操作界面的介绍； MATLAB的操作实例介绍。
2.基本操作界面
工具栏 功能区 当前文件夹窗口 运算提示符 工作区窗口 快捷键
文件详细信息窗口
命令行窗口
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1.3 MATLAB基本操作
（1）MATLAB工具栏 菜单/工具栏中包含3个标签，分别是主页、绘图、应用程序。
具备与C/C++语言、VB、JAVA等语言的编程接口实现混合编程； 应用程序集成，包括发布COM组件及实现DDE动态数据交换等功能。
7.部分常用运算函数示例
初等运算 sqrt( ), exp( ), log( ),log10( )； 三角函数 sin( ),cos( ),tan( ),asin( ),acos( ),atan()； 数据统计函数 max( ),min( ),mean( ),sum( ),sort( )。
在MATLAB工作内存中，驻留了几个由系统本身在启动时定义的变量，我们称为永久变量。
永久变量 eps pi inf或Inf NaN i， j 默认使用i,j为虚数单位标志 注释 系统定义的最小正整数， eps≈2.22e-016 定在计算中某结果小于 eps时系统默认其值为0，也可以视为MATLAB的精度值 圆周率，近似值3.1415926 表示正无穷大
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1.1 系统仿真概述
2.仿真软件
仿真软件吸收了仿真方法学、网络、图形/图像、多媒体、软件工程、自动控制、人工智 能等技术成果得到了很大发展。人机环境也由初期的图形支持，到动画、交互式仿真，进一
步发展到矢量的图形支持，并向虚拟实现方向发展。
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1.1 系统仿真概述
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1.3 MATLAB基本操作
1.MATLAB R2014a的启动
使用Windows操作系统下的MATLAB R2014a（其对应版本编号为8.3）软件，进入 windows主界面后，选择“开始”—“程序”—“MATLAB R2014a”启动软件，安装软件 时也可选择在桌面生成MATLAB快捷方式，点击快捷方式亦可直接启动。