现代控制理论MATLAB上机实验指导1

《现代控制理论》MATLAB实践指导书

刘红军编写

《现代控制理论》MATLAB实践指导书

1 MA TLAB概述

MA TLAB是MA Trix LABoratory的缩写，早期主要用于现代控制中复杂的矩阵、向量的各种运算。由于MA TLAB提供了强大的矩阵处理和绘图功能，很多专家因此在自己擅长的领域用它编写了许多专门的MA TLAB工具包（toolbox），如控制系统工具包（control systems toolbox）；系统辨识工具包（system identification toolbox）；信号处理工具包（signal processing toolbox）；鲁棒控制工具包（robust control toolbox）；最优化工具包(optimization toolbox）等等。由于MA TLAB功能的不断扩展，所以现在的MA TLAB已不仅仅局限与现代控制系统分析和综合应用，它已是一种包罗众多学科的功能强大的“技术计算语言（The Language of Technical Computing）”。

MathWorks 公司于1992 年推出了具有划时代意义的MA TLAB 4.0 版本，并推出了交互式模型输入与仿真系统SIMULINK，它使得控制系统的仿真与CAD应用更加方便、快捷，用户可以方便地在计算机上建模和仿真实验。

1997 年MathWorks推出的MA TLAB 5.0 版允许了更多的数据结构，1999 年初推出的MA TLAB 5.3 版在很多方面又进一步改进了MA TLAB 语言的功能。2000 年底推出的MA TLAB 6.0。最新版本是MA TLAB7.0。

MA TLAB以矩阵作为基本编程单元，它提供了各种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图功能。MA TLAB集科学计算、图像处理、声音处理于一身，是一个高度的集成系统，有良好的用户界面，并有良好的帮助功能。MA TLAB不仅流行于控制界，在机械工程、生物工程、语音处理、图像处理、信号分析、计算机技术等各行各业中都有极广泛的应用。

2 如何获得MATLAB帮助

在MA TLAB主窗口中键入help，即可获得第一层帮助：

help ％加重型内容为用户键入的内容，其它为执行后显示的内容。

HELP topics:

matlab\general ------------ General purpose commands.

matlab\ops ------------------ Operators and special characters.

matlab\lang ----------------- Programming language constructs.

matlab\elmat --------------- Elementary matrices and matrix manipulation.

matlab\elfun ---------------- Elementary math functions.

matlab\specfun ----------- Specialized math functions.

matlab\matfun ------------- Matrix functions - numerical linear algebra.

simulink\simulink ------- Simulink

simulink\blocks ---------- Simulink block library.

simulink\simdemos --- Simulink 3 demonstrations and samples.

simulink\dee -------------- Differential Equation Editor

MA TLABR11\work ------ (No table of contents file)

toolbox\local -------------- Preferences.

如果用户对MA TLAB的语言结构lang感兴趣，想进一步了解，则键入：

help lang

Programming language constructs.

Control flow.

if ----------- Conditionally execute statements.

else ------ IF statement condition.

elseif ---- IF statement condition.

end ------ Terminate scope of FOR, WHILE, SWITCH, TRY and IF statements.

for -------- Repeat statements a specific number of times.

while --- Repeat statements an indefinite number of times.

如果想进一步了解for语句，则键入：

help for

FOR Repeat statements a specific number of times.

The general form of a FOR statement is:

FOR variable = expr, statement, ..., statement END

The columns of the expression are stored one at a time in the variable and then the following statements, up to the END, are executed. …… Some examples (assume N has already been assigned a value).

FOR I = 1:N,

FOR J = 1:N,

A(I,J) = 1/(I+J-1);

END

END

同样，如果想了解MA TLAB中有关矩阵的操作运算函数，可以键入：

help matfun

Matrix functions - numerical linear algebra.

Matrix analysis.

norm --------- Matrix or vector norm.

normest ---- Estimate the matrix 2-norm.

rank ---------- Matrix rank.

det ------------ Determinant.

trace --------- Sum of diagonal elements.

null ------------Null space.

orth ----------- Orthogonalization.

rref ------------ Reduced row echelon form.

subspace -- Angle between two subspaces.

Eigenvalues and singular values.

eig ------------ Eigenvalues and eigenvectors.

svd ----------- Singular value decomposition.

gsvd --------- Generalized ingular value decomposition.

eigs ---------- A few eigenvalues.

svds --------- A few singular values.