13级自动化《自动控制原理》实验指导书VIP免费

实验一初步认识MATLAB和控制系统仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，掌握MATLAB仿真软件的使用方法。2．掌握控制系统数学模型的多种描述方法及其仿真实现和互相转换。3．熟悉控制系统仿真常用的MATLAB函数。二、基础知识及MATLAB函数Matlab是一个功能强大的数值计算、符号运算工具。我们可以很方便地处理线性代数中的矩阵计算，方程组的求解，微积分运算，多项式运算，偏微分方程求解，统计与优化等问题。MATLAB语言以向量和矩阵为基本的数据单元,包括流程控制语句(顺序、选择、循环、条件、转移和暂停等)，大量的运算符，丰富的函数，多种数据结构，输入输出以及面向对象编程。这些既可以满足简单问题的计算，也适合于开发复杂的大型程序。MATLAB不仅仅是一套打好包的函数库，同时也是一种高级的、面向对象的编程语言。使用MATLAB能够卓有成效地开发自己的程序，MATLAB自身的许多函数，实际上也包括所有的工具箱函数，都是用M文件实现的。1、启动MATLAB命令窗口计算机安装好MATLAB之后，双击MATLAB图标，就可以进入命令窗口(CommandWindow)，此时意味着系统处于准备接受命令的状态，可以在命令窗口中直接输入命令语句。MATLAB语句形式>变量＝表达式；通过等于符号将表达式的值赋予变量。当键入回车键时，该语句被执行。语句执行之后，窗口自动显示出语句执行的结果。如果希望结果不被显示，则只要在语句之后加上一个分号（；）即可。此时尽管结果没有显示，但它依然被赋值并在MATLAB工作空间中分配了内存。2、常用函数1）常用的数学运算符＋，—，*（乘），/（左除），\（右除），^（幂）2）常用数学函数abs,sin,cos,tan,asin,acos,atan,sqrt,exp,imag,real,sign,log,log10,conj（共扼复数）等3）多项式处理函数①在MATLAB中，多项式使用降幂系数的行向量表示，如：多项式表示为：p=[1-12025116]，使用函数roots可以求出多项式等于0的根，根用列向量表示。若已知多项式等于0的根，函数poly可以求出相应多项式。r=roots(p)r=11.74732.7028-1.2251+1.4672i11625012234xxxx1-1.2251-1.4672ip=poly(r)p=-12-025116②多项式的运算相乘conva=[123];b=[12]c=conv(a,b)=1476conv指令可以嵌套使用，如conv(conv(a,b),c)相除deconv[q,r]=deconv(c,b)q=123％商多项式r=000％余多项式求多项式的微分多项式polyderpolyder(a)=22求多项式函数值polyval(p,n)：将值n代入多项式求解。polyval(a,2)=11③多项式的拟合多项式拟合又称为曲线拟合，其目的就是在众多的样本点中进行拟合，找出满足样本点分布的多项式。这在分析实验数据，将实验数据做解析描述时非常有用。命令格式：p=polyfit(x,y,n)，其中x和y为样本点向量，n为所求多项式的阶数，p为求出的多项式。④多项式插值多项式插值是指根据给定的有限个样本点，产生另外的估计点以达到数据更为平滑的效果。所用指令有一维的interp1、二维的interp2、三维的interp3。这些指令分别有不同的方法（method），设计者可以根据需要选择适当的方法，以满足系统属性的要求。Helppolyfun可以得到更详细的内容。y=interp1(xs,ys,x,’method’)在有限样本点向量xs与ys中，插值产生向量x和y，所用方法定义在method中，有4种选择：nearest：执行速度最快，输出结果为直角转折linear：默认值，在样本点上斜率变化很大spline：最花时间，但输出结果也最平滑cubic：最占内存，输出结果与spline差不多4）绘图函数plot（x1,y1,option1,x2,y2,option2,…）x1,y1给出的数据分别为x,y轴坐标值，option1为选项参数，以逐点连折线的方式绘制1个二维图形；同时类似地绘制第二个二维图形，……等。这是plot命令的完全格式，在实际应用中可以根据需要进行简化。比如：plot(y),以向量y的值为纵坐标，横坐标从1开始自动赋值绘制一条平面曲线；plot(x,y),x和y为长度相同的向量，以x的值为横坐标和y的值为纵坐标绘制一条平面曲线；plot(x,y，s),这里s是作图控制参数，用来控制线条的颜色、线型及标示符号等，用一个单引号括起来的字符串表示，所绘制的曲线与第二种格式相同（控制参数字符请参考Matlab的帮助，这些参数可以组合使用...