《計算機控制技術(shù)及仿真》實驗指導(dǎo)

1、 計算機控制技術(shù)及仿真實驗指導(dǎo)學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 院（系）： 機械工程學(xué)院 年級專業(yè): 指導(dǎo)教師： 二一四年十二月 實驗1 Matlab環(huán)境語法及數(shù)學(xué)運算（驗證性實驗）一、實驗?zāi)康?、掌握 Matlab 軟件使用的基本方法；2、熟悉 Matlab 的數(shù)據(jù)表示、基本運算方法；3、熟悉 Matlab 繪圖命令及基本繪圖控制。二、實驗儀器與軟件 1. PC機 1臺 2. MATLAB6.X環(huán)境 三、實驗原理MATLAB環(huán)境是一種為數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析和圖形顯示服務(wù)的交互式的環(huán)境。MATLAB有3種窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件編輯窗口（The Edit Win

2、dow）和圖形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型編輯窗口。1命令窗口（The Command Window）當(dāng)MATLAB啟動后，出現(xiàn)的最大的窗口就是命令窗口。用戶可以在提示符“>>”后面輸入交互的命令，這些命令就立即被執(zhí)行。在MATLAB中，一連串命令可以放置在一個文件中，不必把它們直接在命令窗口內(nèi)輸入。在命令窗口中輸入該文件名，這一連串命令就被執(zhí)行了。因為這樣的文件都是以“.m”為后綴，所以稱為m-文件。2m-文件編輯窗口（The Edit Window）我們可以用m-文件編輯窗口來產(chǎn)生新的m-文件，或者編輯已經(jīng)存在的m-

3、文件。在MATLAB主界面上選擇菜單“File/New/M-file”就打開了一個新的m-文件編輯窗口；選擇菜單“File/Open”就可以打開一個已經(jīng)存在的m-文件，并且可以在這個窗口中編輯這個m-文件。四、實驗內(nèi)容：1、幫助命令使用 help 命令，查找 sqrt（開方）函數(shù)的使用方法；2、矩陣運算（1）矩陣的乘法 已知 A=1 2;3 4; B=5 5;7 8; 求 A2*B>> A2*Bans = 105 115 229 251（2）矩陣除法 已知 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9; B=1 0 0;0 2 0;0 0 3;AB,A/B>> ABWarni

4、ng: Matrix is close to singular or badly scaled. Results may be inaccurate. RCOND = 2.203039e-018.ans = 1.0e+016 * 0.3152 -1.2609 0.9457 -0.6304 2.5218 -1.8913 0.3152 -1.2609 0.9457>> A/Bans = 1.0000 1.0000 1.0000 4.0000 2.5000 2.0000 7.0000 4.0000 3.0000（3）矩陣的轉(zhuǎn)置及共軛轉(zhuǎn)置 已知 A=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i;

5、求 A.', A'>> A.'ans = 5.0000 + 1.0000i 0 + 6.0000i 2.0000 - 1.0000i 4.0000 1.0000 9.0000 - 1.0000i>> A'ans = 5.0000 - 1.0000i 0 - 6.0000i 2.0000 + 1.0000i 4.0000 1.0000 9.0000 + 1.0000i（4）使用冒號選出指定元素已知： A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;求 A 中第 3 列前 2 個元素；A 中所有列第 2，3 行的元素；>> A(1:2,3

6、)ans = 3 6>> A(2:3,:)ans = 4 5 6 7 8 9（5）方括號用 magic 函數(shù)生成一個 4 階魔術(shù)矩陣，刪除該矩陣的第四列>> A=magic(4)A = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1>> A(:,4)=A = 16 2 3 5 11 10 9 7 6 4 14 153、多項式（1）求多項式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根>> P=1 0 2 4P = 1 0 2 4>> r=roots(P)r = 0.5898 + 1.7445i 0.5898 -

7、 1.7445i -1.1795 （2）已知 A=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 ，求矩陣 A 的特征多項式;>> B=poly(A)B = 1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500求特征多項式中未知數(shù)為 20 時的值；>> polyval(B,20)ans = 7.2778e+004 把矩陣 A 作為未知數(shù)代入到多項式中；4、 基本繪圖命令（1）繪制余弦曲線 y=cos(t)，t0，2t=0:pi/100:2*pi;y=cos(t);plot(t,y)（2） 在同一坐標(biāo)系中繪制余弦曲

8、線 y=cos(t-0.25)和正弦曲線 y=sin(t-0.5)， t0，2t=0:pi/100:2*pi;y1=cos(t-0.25);y2=sin(t-0.5);plot(t,y1,t,y2)5、基本繪圖控制 繪制0，4區(qū)間上的 x1=10sint 曲線，并要求： （1）線形為點劃線、顏色為紅色、數(shù)據(jù)點標(biāo)記為加號； （2）坐標(biāo)軸控制：顯示范圍、刻度線、比例、網(wǎng)絡(luò)線 （3）標(biāo)注控制：坐標(biāo)軸名稱、標(biāo)題、相應(yīng)文本t=0:pi/100:4*pi;y=10*sin(t)plot(t,y,'r-.+')title('y=10sin(t)')xlabel('t軸

9、')ylabel('y軸')   grid text(2,5,'曲線y=10*sin(t)')   legend('y')6、 分別用函數(shù)fix()、round()、ceil()、floor()計算x=4.52、4.17的輸出值。7、簡述函數(shù)collect()、expand()、simplify()、factor()的作用。實驗2 MATLAB數(shù)值運算與繪圖（驗證性實驗）一、實驗?zāi)康?l. 熟悉Matlab中各類數(shù)據(jù)，尤其是矩陣的定義、賦值和運用。2. 了解Matlab

10、的矩陣分析函數(shù)以及求線性方程組的數(shù)值解;3熟悉多項式運算函數(shù)、數(shù)值插值。二、實驗儀器與軟件 1. PC機 1臺2. MATLAB6.X環(huán)境 三、實驗原理1.創(chuàng)建矩陣的方法a.直接輸入法規(guī)則：矩陣元素必須用 括??；矩陣元素必須用逗號或空格分隔；在 內(nèi)矩陣的行與行之間必須用分號分隔。逗號和分號的作用：逗號和分號可作為指令間的分隔符，matlab允許多條語句在同一行出現(xiàn)。分號如果出現(xiàn)在指令后，屏幕上將不顯示結(jié)果。b.用matlab函數(shù)創(chuàng)建矩陣：空陣 matlab允許輸入空陣，當(dāng)一項操作無結(jié)果時，返回空陣；rand 隨機矩陣；eye 單位矩陣；zeros 全部元素都為0的矩陣；ones 全部元素都為1

11、的矩陣。c.矩陣的修改:可用­鍵找到所要修改的矩陣，用¬鍵移動到要修改的矩陣元素上即可修改；指令修改：可以用A(*,*)= * 來修改。2.矩陣運算a.矩陣加、減（,）運算規(guī)則：（1）相加、減的兩矩陣必須有相同的行和列兩矩陣對應(yīng)元素相加減。（2）允許參與運算的兩矩陣之一是標(biāo)量。標(biāo)量與矩陣的所有元素分別進行加減操作。b. 矩陣乘(.*，./，.）運算規(guī)則：A矩陣的列數(shù)必須等于B矩陣的行數(shù)標(biāo)量可與任何矩陣相乘。c.矩陣乘方 an,ap,paap a 自乘p次冪,對于p的其它值,計算將涉及特征值和特征向量，如果p是矩陣，a是標(biāo)量,ap使用特征值和特征向量自乘到p次冪；如a,p都是

12、矩陣，ap則無意義。d.多項式運算 matlab語言把多項式表達成一個行向量，該向量中的元素是按多項式降冪排列的。 f(x)=an×n+an-1×(n-1)+a0可用行向量 p=an an-1 a1 +a0表示;poly 產(chǎn)生特征多項式系數(shù)向量e.代數(shù)方程組求解matlab中有兩種除運算左除和右除。四、實驗內(nèi)容1. 輸入下列向量（矩陣）>> g = 1 2 3 4；h = 4 3 2 1；>> g = 1 2 3 4g = 1 2 3 4>> h = 4 3 2 1h = 4 3 2 1 2. 分別執(zhí)行以下數(shù)組點運算>> s1

13、 = g+h, s2 = g.*h, s3 = g.h, s4 = g.2, s5 = 2.hs1 = 5 5 5 5s2 = 4 6 6 4s3 = 1 8 9 4s4 = 1 4 9 16s5 = 16 8 4 23. 輸入下列特殊矩陣A= A = A=eye(10)A = 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

14、0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1A=ones(5,10)A = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1>> A=rand(10,15)A = Columns 1 through 9 0.9501 0.6154 0.0579 0.0153 0.8381 0.1934 0.4966 0.7271 0.7948 0.2311 0.7919 0.3529 0.7468 0.0196 0.

15、6822 0.8998 0.3093 0.9568 0.6068 0.9218 0.8132 0.4451 0.6813 0.3028 0.8216 0.8385 0.5226 0.4860 0.7382 0.0099 0.9318 0.3795 0.5417 0.6449 0.5681 0.8801 0.8913 0.1763 0.1389 0.4660 0.8318 0.1509 0.8180 0.3704 0.1730 0.7621 0.4057 0.2028 0.4186 0.5028 0.6979 0.6602 0.7027 0.9797 0.4565 0.9355 0.1987 0

16、.8462 0.7095 0.3784 0.3420 0.5466 0.2714 0.0185 0.9169 0.6038 0.5252 0.4289 0.8600 0.2897 0.4449 0.2523 0.8214 0.4103 0.2722 0.2026 0.3046 0.8537 0.3412 0.6946 0.8757 0.4447 0.8936 0.1988 0.6721 0.1897 0.5936 0.5341 0.6213 0.7373 Columns 10 through 15 0.1365 0.5828 0.2091 0.4154 0.2140 0.6833 0.0118

17、 0.4235 0.3798 0.3050 0.6435 0.2126 0.8939 0.5155 0.7833 0.8744 0.3200 0.8392 0.1991 0.3340 0.6808 0.0150 0.9601 0.6288 0.2987 0.4329 0.4611 0.7680 0.7266 0.1338 0.6614 0.2259 0.5678 0.9708 0.4120 0.2071 0.2844 0.5798 0.7942 0.9901 0.7446 0.6072 0.4692 0.7604 0.0592 0.7889 0.2679 0.6299 0.0648 0.529

18、8 0.6029 0.4387 0.4399 0.3705 0.9883 0.6405 0.0503 0.4983 0.9334 0.5751>> A=randn(5,10)A = Columns 1 through 9 -0.4326 1.1909 -0.1867 0.1139 0.2944 0.8580 -0.3999 0.6686 -1.6041 -1.6656 1.1892 0.7258 1.0668 -1.3362 1.2540 0.6900 1.1908 0.2573 0.1253 -0.0376 -0.5883 0.0593 0.7143 -1.5937 0.8156

19、 -1.2025 -1.0565 0.2877 0.3273 2.1832 -0.0956 1.6236 -1.4410 0.7119 -0.0198 1.4151 -1.1465 0.1746 -0.1364 -0.8323 -0.6918 0.5711 1.2902 -0.1567 -0.8051 Column 10 0.5287 0.2193 -0.9219 -2.1707 -0.0592>> A=zeros(5,10)A = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

20、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 04輸入下列矩陣及矩陣函數(shù)>> A=2 0 1;1 3 2; B=1 7 1;4 2 3;2 0 1;A = 2 0 -1 1 3 2B = 1 7 -1 4 2 3 2 0 1>> M = A*B % 矩陣A與B按矩陣運算相乘M = 0 14 -3 17 13 10>> det_B = det(B) % 矩陣A的行列式ans = 20>> rank_A = rank（A） % 矩陣A的秩ans = 2>> inv_B = inv（B） % 矩陣B的逆矩陣ans = 0.1000 -0.3

21、500 1.1500 0.1000 0.1500 -0.3500 -0.2000 0.7000 -1.3000>> V,D = eig(B) % 矩陣B的特征值矩陣V與特征向量構(gòu)成的矩陣DV = -0.7094 0.7444 0.7444 -0.6675 -0.3599 + 0.0218i -0.3599 - 0.0218i -0.2263 -0.5587 - 0.0607i -0.5587 + 0.0607iD = 7.2680 0 0 0 -1.6340 + 0.2861i 0 0 0 -1.6340 - 0.2861i>> X = A/B % A/B = A*B-

22、1，即XB=A，求XX = 0.4000 -1.4000 3.6000 0.0000 1.5000 -2.5000>> Y = BA % BA = B-1*A，即BY=A，求Y5多項式運算>> p=1 2 0 -5 6% 表示多項式p = 1 2 0 -5 6>> rr=roots(p)% 求多項式p的根rr = -1.8647 + 1.3584i -1.8647 - 1.3584i 0.8647 + 0.6161i 0.8647 - 0.6161i>> pp=poly(rr)% 由根的列向量求多項式系數(shù)pp = 1.0000 2.0000 0.

23、0000 -5.0000 6.0000>> s=0 0 1 2 3% 表示多項式s =0 0 1 2 3>> c=conv(p,s)% 多項式乘積c = 0 0 1 4 7 1 -4 -3 18>> d=polyder(p)% 多項式微分d =4 6 0 -5>> x=-1:0.1:2;>> y=polyval(p,x)% 計算多項式的值y = Columns 1 through 12 10.0000 9.6981 9.3856 9.0541 8.6976 8.3125 7.8976 7.4541 6.9856 6.4981 6.00

24、00 5.5021 Columns 13 through 24 5.0176 4.5621 4.1536 3.8125 3.5616 3.4261 3.4336 3.6141 4.0000 4.6261 5.5296 6.7501 Columns 25 through 31 8.3296 10.3125 12.7456 15.6781 19.1616 23.2501 28.00006. 有理多項式：>> n=conv(10,1 3)% 定義分子多項式>> d=conv(1 1,1 1 3)% 定義分母多項式>> r,p,k=residue(n,d)% 進行部

25、分分式展開>> p1=1-p(1),p2=1-p2% 定義兩個極點多項式p1(s)=s-p(1), p2(s)=s-p(2)n = 10 30d = 1 2 4 3r = -3.3333 - 4.0202i -3.3333 + 4.0202i 6.6667 p = -0.5000 + 1.6583i -0.5000 - 1.6583i -1.0000 k = p1 =1.5000 - 1.6583ip2 = 1.5000 + 1.6583i>> den=conv(p1,p2)% 求分母多項式den=p1(s)*p2(s)den = 5.0000>> num=

26、conv(r1,p2)+conv(r2,p1)% 求分子多項式num = -10.0000 -12.0605i -10.0000 +12.0605i 20.0000num,den=residue(r,p,k)% 根據(jù)r，p，k的值求有理多項式num =0.0000 10.0000 30.0000den =1.0000 2.0000 4.0000 3.00007函數(shù)插值運算（1）線形樣條插值x=0:10>> y=sin(x) >> x0= 3.4 4.7 6.5 8.2>> y0=interp1(x,y,x0)% 線形插值>> x1=0:0.1:1

27、0>> y1=sin(x1)>> plot(x1,y1,'r:',x,y,'b*',x0,y0,'g.')% 插值比較五、實驗要求 利用所學(xué)知識，完成上述1至7項實驗內(nèi)容，并將實驗結(jié)果寫在實驗報告上。六、實驗思考題1.矩陣建立與有哪幾種方法？(1)直接輸入法 最簡單的建立矩陣的方法是從鍵盤直接輸入矩陣的元素。具體方法如下： 將矩陣的元素用方括號括起來，按矩陣行的順序輸入各元素，同一行的各元素之間用空格或逗號分隔，不同行的元素之間用分號分隔。 (2) 利用M文件建立矩陣 對于比較大且比

28、較復(fù)雜的矩陣，可以為它專門建立一個M文件。 (3) 利用冒號表達式建立一個向量 (4)建立大矩陣 大矩陣可由方括號中的小矩陣或向量建立起來。2. 矩陣的加、減、乘、除運算規(guī)則是什么？(1) 矩陣加減運算 假定有兩個矩陣A和B，則可以由A+B和A-B實現(xiàn)矩陣的加減運算。運算規(guī)則是：若A和B矩陣的維數(shù)相同，則可以執(zhí)行矩陣的加減運算，A和B矩陣的相應(yīng)元素相加減。如果A與B的維數(shù)不相同，則MATLAB將給出錯誤信息，提示用戶兩個矩陣的維數(shù)不匹配。  (2) 矩陣乘法   假定有兩個矩陣A和B，

29、若A為m×n矩陣，B為n×p矩陣，則C=A*B為m×p矩陣。 (3) 矩陣除法 在MATLAB中，有兩種矩陣除法運算：和/，分別表示左除和右除。如果A矩陣是非奇異方陣，則AB和B/A運算可以實現(xiàn)。AB等效于A的逆左乘B矩陣，也就是inv(A)*B，而B/A等效于A矩陣的逆右乘B矩陣，也就是B*inv(A)。 對于含有標(biāo)量的運算，兩種除法運算的結(jié)果相同，如3/4和43有相同的值，都等于0.75。又如，設(shè)a=10.5,25，則a/5=5a=2.1000 5.0000。對于矩陣來說，左除和右除表示兩種不同的除數(shù)矩陣和被除

30、數(shù)矩陣的關(guān)系。對于矩陣運算，一般ABB/A。實驗3 Matlab 基本編程方法（設(shè)計性實驗）一、實驗?zāi)康?、掌握 Matlab 軟件使用的基本方法；2、熟悉 Matlab 程序設(shè)計的基本方法二、實驗儀器與軟件 1. PC機 1臺 2. MATLAB6.X環(huán)境 三、實驗原理根據(jù)MATLAB基本數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析和圖形函數(shù)的功能，按程序設(shè)計數(shù)學(xué)要求完成對象計算的MATLAB程序。四、實驗內(nèi)容1、編寫命令文件：計算 編寫一個計算n!=n(n-1)¼¼2´1的函數(shù)，并用該函數(shù)計算1！+2！+3！+¼+10！的值；clc;clear all;sum=0;for x

31、=1:10 sum=sum+jiecheng(x);endSum子程序function a=jiecheng(x)if x=0|x=1 a=1;else a=x*jiecheng(x-1);end2、 編寫函數(shù)文件：分別用 for 和 while 循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫程序，求 2 的 0 到 15 次冪的和。for循環(huán)clc;clear all;sum=0;for x=0:15 sum=sum+2x;endSumwhile循環(huán)clc;clear all;sum=0;x=0;while(x<=15) sum=sum+2x;x=x+1;endsum3、 求信號y=12cos(20t+pi/4)+5s

32、in(45t+pi/6)的頻譜。clear all;clc;N=128;n=0:N-1;t=0:pi/100:2*pi;y=12*cos(20*t+pi/4)+5*sin(45*t+pi/6);xk=fft(y,N);xk1=abs(xk);xk2=angle(xk);subplot(2,1,1);stem(t,y);xlabel('t');ylabel('y');k=0:length(xk1)-1;subplot(2,1,2);stem(k,xk2);xlabel('k');ylabel('|x(k)|');4、 請編寫程序計算

33、圓面積、周長的函數(shù)，并用該函數(shù)分別計算半徑R=1、2、3、¼10時的值，并求所有圓的面積和周長之和。clc;clear all;M=0;Z=0;for x=1:10 m,z=mianjizhouchang(x); M=M+m; Z=Z+z;endMZ子程序function m,z=mianjizhouchang(x)m=pi*x2;z=2*pi*x;end五、實驗要求 利用所學(xué)知識，完成上述4項實驗內(nèi)容，并將實驗用程序和結(jié)果寫在實驗報告上。六、實驗思考題1.用FOR和WHILE語句有何要求？for循環(huán)語法格式：for 循環(huán)變量 = 起始值：步長：終止值循環(huán)體end起始值和終止值為一整

34、形數(shù)，步長可以為整數(shù)或小數(shù)，省略步長時，默認步長為1。執(zhí)行for循環(huán)時，判定循環(huán)變量的值是否大于(步長為負時則判定是否小于)終止值，不大于(步長為負時則小于)則執(zhí)行循環(huán)體，執(zhí)行完畢后加上步長,大于(步長為負時則小于)終止值后退出循環(huán)。 while循環(huán)語句與for循環(huán)語句不同的是，前者是以條件的滿足與否來判斷循環(huán)是否結(jié)束的，而后者則是以執(zhí)行次數(shù)是否達到指定值為判斷的。While循環(huán)語句的一般形式為：While <循環(huán)判斷的依據(jù)> 循環(huán)體End其中循環(huán)判斷語句為某種形式的邏輯判斷表達式，當(dāng)該表達式的值為真時，就執(zhí)行循環(huán)體內(nèi)的語句；當(dāng)表達式的邏輯值為假時，就退出當(dāng)前的循環(huán)體。如果循環(huán)判斷

35、語句為矩陣時，當(dāng)且僅當(dāng)所有的矩陣元素非零時，邏輯表達式的值為真。2.用戶數(shù)據(jù)的輸入有那幾種函數(shù)？input實驗4 控制系統(tǒng)仿真（一）（綜合性實驗）一、實驗?zāi)康?、掌握如何使用 Matlab 進行系統(tǒng)的時域分析2、掌握如何使用 Matlab 進行系統(tǒng)的頻域分析3、掌握如何使用 Matlab 進行系統(tǒng)的根軌跡分析二、實驗儀器與軟件 1. PC機 1臺2. MATLAB6.X環(huán)境 三、實驗原理根據(jù)Matlab控制系統(tǒng)常用函數(shù)編寫出仿真軟件，也可以根據(jù)SIMULINK完成實驗。四、實驗內(nèi)容1、時域分析（1）根據(jù)下面?zhèn)鬟f函數(shù)模型：繪制其單位階躍響應(yīng)曲線并從圖上讀取最大超調(diào)量，繪制系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)、零輸

36、入響應(yīng)曲線。 單位階躍響應(yīng)曲線>> num=5 25 30;den=1 6 10 8;num,den=cloop(num,den);>> t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y)單位脈沖響應(yīng)曲線>> num=5 25 30;den=1 6 10 8;num,den=cloop(num,den);>> t=0:0.1:10;y,x,t=impulse(num,den,t);plot(t,y)（2）典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 當(dāng)=0.7,n 取 2、4、6、8、10、12 的單位階躍響應(yīng)。w=2:2:12;z

37、eta=0.7;figure(1);hold onfor wn=w num=wn.2 den=1,2*zeta*wn,wn.2; step(num,den)endtitle('Step Response');hold off（3）典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 當(dāng)n =6,取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0 的單位階躍響應(yīng)。wn=6;zeta=0.2:0.2:1.0,2.0;figure(1);hold onfor k=zeta num=wn.2; den=1,2*k*wn,wn.2; step(num,den)endtitle('Step Respo

38、nse');hold off2、頻域分析（1）典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： 當(dāng)=0.7,n 取 2、4、6、8、10、12 的伯德圖w=2:2:12;zeta=0.7;figure(1);hold onfor wn=w num=wn.2 den=1,2*zeta*wn,wn.2; bode(num,den)endtitle('Step Response');hold off （2）典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為: 當(dāng)n =6,取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0 的伯德圖。wn=6;zeta=0.2:0.2:1.0,2.0;figure(1);hold onf

39、or k=zeta num=wn.2; den=1,2*k*wn,wn.2; bode(num,den)endtitle('Step Response');hold off3、根軌跡分析 根據(jù)下面負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，繪制系統(tǒng)根軌跡，并分析系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 值范圍。Select a point in the graphics windowselected_point = 0 - 0.0373iK = 0.0746poles =-2.0354 -0.9250 -0.0396五、實驗要求 利用所學(xué)知識，完成上述各項實驗內(nèi)容，并將實驗用程序和結(jié)果寫在實驗報告上。如果有圖，則將圖畫在

40、實驗報告上。六、實驗思考題1.二維圖形函數(shù)有何要求？答：二維圖形基本函數(shù)plot()可繪制基本形式的圖形也可以繪制多重線型其要求就是括號內(nèi)的條件要寫清楚。2.如果要求實驗中所用數(shù)據(jù)由用戶從鍵盤輸入，根據(jù)如何編寫？答：可以用輸入函數(shù)input:變量名=input(提示信息，選項)實驗5 控制系統(tǒng)仿真（二）（綜合性實驗）一、實驗?zāi)康?、掌握如何使用 Matlab 進行系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2、掌握如何使用 Matlab 進行系統(tǒng)的能觀測性、能控性分析3、掌握如何使用 Matlab 進行離散系統(tǒng)分析二、實驗儀器與軟件1. PC機 1臺2. MATLAB6.X環(huán)境 三、實驗原理根據(jù)Matlab控制系統(tǒng)常用函

41、數(shù)編寫出仿真軟件，也可以根據(jù)SIMULINK完成實驗。四、實驗內(nèi)容1、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析（1）代數(shù)法穩(wěn)定性判據(jù)：（用求分母多項式的根方法判斷） 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 試對系統(tǒng)閉環(huán)判別其穩(wěn)定性。num=100 200; den=3 5 1 2 2 1; z,p=tf2zp(num,den); ii=find(real(p)>0); n1=length(ii); if(n1>0) disp('The Unstable Poles are'); disp(p(ii); end ll=find(real(p)<0);n2=length(ii);if(n2>0)

42、 disp('The nstable Poles are'); disp(p(ll); end pzmap(num,den); title('Zero-Pole Map')不穩(wěn)定極點 0.4103 + 0.6801i 0.4103 - 0.6801i穩(wěn)定極點 -1.6067 -0.4403 + 0.3673i -0.4403 - 0.3673i （2）根軌跡法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性： 已知一個單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為： 試在系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡圖上選擇一點，求出該點的增益及其系統(tǒng)的閉環(huán)極點位置，并判斷在該點系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。Select a point in the graphics windowselected_point = -2.9443 + 0.0311iK =1.3871e+003poles = -7.2347 + 3.8380i -7.2347 - 3.8380i 2.2029 + 4.0343i 2.2029 - 4.0343i -2.9364 （3）Bode 圖法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性： 已知兩個單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為： 用 Bode