仿真实验报告 2.docx

1、仿真实验报告 2控制系统仿真与CAD实验报告自动化1103庞博达4实验报告一、实验内容1、熟悉Matlab环境及组阵、数组的数学运算（第一章）2、控制系统的数学模型描述（第二章）二、实验过程1、2、直接复制粘贴有时会多出空格需去掉空格3、4、5、6、expand函数展开符号表达式格式：R = expand(S) 说明：对符号表达式S中每个因式的乘积进行展开。不能直接将程序全部输入7、符号表达式的极限8、Fourier积分变换格式：F=fourier(f) % 对符号单值函数f中的默认变量x计算fourier变换形式。默认的输出结果F是变量的函数若f=f()，则fourier(f)返回变量为v的

2、函数F=F(v)。 F=fourier(f,v) %对符号单值函数f中的默认变量x计算fourier变换形式，F(v) F=fourier(f,u,v) %令符号函数f为变量u的函数，而F为变量v的函数，计算fourier变换形式。9、符号代数方程求解Matlab符号运算能够解一般的线性方程、非线性方程、超越方程。线性方程的求解函数为solve。调用格式如下：solve(f) %求一个方程f=0的解；solve(f , t ) %对指定变量t求解， 可以忽 略；t缺省时默认为x或最接近x的符号变量；solve(f1,f2, ,fn) %求n个方程的解。求解方程：ax2+bx+c =010、符号

3、微分方程求解符号微分方程求解指令：dsolve格式：dsolve( eq1 , eq2 ,., cond1 , cond2 ,., v ) 说明：eq1，eq2，为微分方程（组），可多至12个微分方程的求解；cond1，cond2，.为初始条件；v为指定自变量，默认时为t；微分方程的各阶导数项以大写字母D表示，如：y的一阶导数 可表示为：Dy， y的二阶导数 可表示为：D2y， y的n阶导数 可表示为：Dny。11、 while循环语句 特点：判断控制语句可以是逻辑判断语句通用格式： while 表达式 执行语句 end 只要表达式的值为真，程序就会一直运行下去，当程序设计出现了问题，比如表达

4、式的值总是为真，程序将陷入死循环，可以利用键盘CTRL+Break中断程序运行。利用while循环求1+2+3+100的值。第2章 控制系统的数学描述1、在MATLAB中，传递函数的分子、分母分别用num和den表示，表达方式为：num=b0,b1,b(m-1),bmden=a0,a1,a(n-1),an其中：它们都是按s的降幂进行排列的，缺项补零。如果ai，bi都为常数，这样的系统又称为线性时不变系统（Linear Time-invariant systems ，简称LTI）；系统的分母多项式称为系统的特征多项式。对物理可实现系统来说，一定要满足mn。2、已知传递函数的分子为(s+1)，分母

5、项为(s3+4s2 +2s+6)，时滞是2，试建立系统的传递函数模型。解：方法一，由于系统有时滞项，除了设置分子项num和分母项den外，还要在tf( )函数中设置输入传输延时iodelay的属性，其值赋给变量dt，程序如下： num=1 1; den=1 4 2 6; dt=2; G=tf(num,den,iodelay,dt) 程序运行结果为：单引号问题3、已知系统的传递函数为 ，求取系统的部分分式模型。在MATLAB命令窗口中输入：num=2,0,9,1; den=1,1,4,4; r,p,k=residue(num,den)则执行后得到如下结果：r = 0.0000 - 0.2500i

6、 0.0000 + 0.2500i -2.0000 p = -0.0000 + 2.0000i -0.0000 - 2.0000i -1.0000 k = 24、状态：系统中存在的若干个动态信息，称为状态。状态向量：在表征系统动态信息的所有变量中，能够完全描述系统运行的最少数目的一组独立变量（不惟一）称为系统的状态向量。n维状态空间：以n维状态向量为基所构成的空间称为n维状态空间。状态空间模型：由状态向量所表征的模型便是状态空间模型。5、将如下系统的状态空间模型输入到MATLAB工作空间中。6、将如下一个两输入两输出系统的状态空间模型输入到MATLAB工作空间中，并求其系统参数。7、控制系统的

7、模型表示：传递函数模型、零极点模型和状态空间模型，这三种模型之间也可以进行相互转换。模型转换的函数：ss2tf、ss2zp、tf2ss、tf2zp、zp2ss、zp2tf。ss2tf 将系统状态空间模型转换为传递函数模型ss2zp 将系统状态空间模型转换为零极点增益模型tf2ss 将系统传递函数模型转换为状态空间模型tf2zp 将系统传递函数模型转换为零极点增益模型zp2ss 将系统零极点增益模型转换为状态空间模型zp2tf 将零极点增益模型转换为传递函数模型residue 传递函数模型与部分分式模型互换8、模型间的基本连接方式主要有：串联连接：series() 并联连接：parallel()

8、反馈连接：feedback()sys = parallel(sys1,sys2) 两个系统并联，等效模型为sys = sys1 + sys2sys=parallel(sys1,sys2,inp1,inp2,out1,out2) 对MIMO系统，表示sys1的输入inp1与sys2的输入inp2相连，sys1 输出out1与sys2输出out2相连sys = series(sys1,sys2) 两个系统串联，等效模型为sys = sys2*sys1sys= feedback(sys1,sys2) 两系统负反馈连接，默认格式 sys= feedback(sys1,sys2,sign) sign=-1表示负反馈，sign=1表示正反馈。等效模型为 sys=sys1/(1sys1*sys2) 9、已知两个系统的传递函数 和 ，求其G1(s)和G2(s)进行串联后的系统模型10、已知两个系统的传递函数 和 ，求G1(s)和G2(s)进行并联后的系统模型