MATLAB應(yīng)用介紹教學(xué)課件

MATLAB應(yīng)用介紹1、紀(jì)律是管理關(guān)系的形式。——阿法納西耶夫2、改革如果不講紀(jì)律，就難以成功。3、道德行為訓(xùn)練，不是通過(guò)語(yǔ)言影響，而是讓兒童練習(xí)良好道德行為，克服懶惰、輕率、不守紀(jì)律、頹廢等不良行為。4、學(xué)校沒(méi)有紀(jì)律便如磨房里沒(méi)有水?！涿兰~斯5、教導(dǎo)兒童服從真理、服從集體，養(yǎng)成兒童自覺(jué)的紀(jì)律性，這是兒童道德教育最重要的部分?！慂Q琴M(fèi)ATLAB應(yīng)用介紹MATLAB應(yīng)用介紹1、紀(jì)律是管理關(guān)系的形式?！⒎{西耶夫2、改革如果不講紀(jì)律，就難以成功。3、道德行為訓(xùn)練，不是通過(guò)語(yǔ)言影響，而是讓兒童練習(xí)良好道德行為，克服懶惰、輕率、不守紀(jì)律、頹廢等不良行為。4、學(xué)校沒(méi)有紀(jì)律便如磨房里沒(méi)有水?！涿兰~斯5、教導(dǎo)兒童服從真理、服從集體，養(yǎng)成兒童自覺(jué)的紀(jì)律性，這是兒童道德教育最重要的部分。——陳鶴琴M(fèi)ATLAB應(yīng)用介紹一、控制系統(tǒng)模型的建立（一）系統(tǒng)模型系統(tǒng)的表示可用三種模型：傳遞函數(shù)、零極點(diǎn)增益、狀態(tài)空間。1、傳遞函數(shù)模型在MATLAB中，直接用分子、分母的系數(shù)矢量組[num,den]表示，即num=[b1，b2，…，bm]den=[a1，a2，…，an]例：將系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型以z，p，k矢量組表示。

k=6 z=[-3] p=[-1,-2,-5]

3、狀態(tài)空間模型

在MATLAB中，系統(tǒng)可用（a，b，c，d）矩陣組表示。

（二）模型建立及轉(zhuǎn)換1、tf（）功能：建立傳遞函數(shù)形式格式：sys=tf（num，den）說(shuō)明：可將分子、分母系數(shù)矢量組num、den表示的傳遞函數(shù)模型，以直接的傳遞函數(shù)形式表示出來(lái)。例1：寫(xiě)出下面?zhèn)鬟f函數(shù)模型的標(biāo)準(zhǔn)形式。解：在MATLAB中，可直接利用tf函數(shù)求出

num=[0.2,0.3,1];p1=[1,0.4,1];p2=[1,0.5];den=conv(p1,p2);%p1(s)*p2(s)H=tf(num,den)

執(zhí)行后例：已知將該傳遞函數(shù)輸入MATLAB。

>>num=6*[1,5];den=conv(conv(conv([1,3,1],[1,3,1]),[1,6]),[1,6,5,3]);G=tf(num,den)

Transferfunction:6s+30------------------------------------------------------------------------------------------------s^8+18s^7+124s^6+417s^5+740s^4+729s^3+437s^2+141s+182、zpk（）功能：建立零極點(diǎn)增益形式格式：sys=zpk（z,p,k）說(shuō)明：可將零極點(diǎn)增益向量組z、p、k表示的系統(tǒng)模型，以直接的零極點(diǎn)增益形式表示出來(lái)。例：設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型為求系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型。解：MATLAB程序?yàn)椋?/p>

num=[618];den=[181710];[z,p,k]=tf2zp(num,den);G=zpK(z,p,k)執(zhí)行后得

3、tf2zp（）功能：變系統(tǒng)傳遞函數(shù)形式為零極點(diǎn)增益形式。格式：[z，p，k]=tf2zp（num，den）說(shuō)明：tf2zp函數(shù)將多項(xiàng)式傳遞函數(shù)形式的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為零點(diǎn)、極點(diǎn)和增益形式。

4、zp2tf（）功能：變系統(tǒng)零極點(diǎn)增益形式為傳遞函數(shù)形式。格式：[num，den]=zp2tf（z，p，k）說(shuō)明：zp2tf可將以z，p，k表示的零極點(diǎn)增益形式變換成傳遞函數(shù)形式。例2：設(shè)系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型為求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：在MATLAB中，可直接利用zp2tf函數(shù)求出，MATLAB程序?yàn)椋?/p>

k=6;z=[-3];p=[-1,-2,-5];[num,den]=zp2tf(z,p,k)H=tf(num,den)執(zhí)行后得

num=00618den=181710（三）系統(tǒng)建模1、parallel（）功能：系統(tǒng)的并聯(lián)連接。格式：[num，den]=parallel（num1，den1，num2，den2）說(shuō)明：parallel函數(shù)按并聯(lián)方式連接兩個(gè)系統(tǒng)。2、series（）功能：系統(tǒng)的串聯(lián)連接。格式：[num，den]=series(num1，den1，num2，den2)說(shuō)明：series函數(shù)可將兩個(gè)系統(tǒng)按串聯(lián)方式進(jìn)行連接。例：已知G1(s)和G2(s)，求兩者串聯(lián)后的傳遞函數(shù)。num1=[11];den1=[12];num2=[1];den2=[50000];[num,den]=series(num1,den1,num2,den2);G=tf(num,den)3、feedback（）功能：兩個(gè)系統(tǒng)的反饋連接。格式：[num，den]=feedback(num1,den1,num2,den2)[num,den]=feedback(num1,den1,num2,den2,sign)說(shuō)明:feedback函數(shù)可將兩個(gè)系統(tǒng)按反饋形式進(jìn)行連接，sign缺省時(shí)，默認(rèn)為負(fù)

4、cloop（）功能：系統(tǒng)的閉環(huán)形式。格式：[numc，denc]=cloop（num，den，sign）說(shuō)明：cloop函數(shù)可通過(guò)將系統(tǒng)輸出反饋到系統(tǒng)輸入構(gòu)成單位閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)sign=1時(shí)采用正反饋；當(dāng)sign=-1時(shí)采用負(fù)反饋；

sign缺省時(shí)，默認(rèn)為負(fù)反饋。

例LZ：求該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。編寫(xiě)的M程序如下：num1=[1];den1=[11];num2=[1];den2=[0.10];[num,den]=series(num1,den1,num2,den2);[numb,denb]=cloop(num,den);G=tf(numb,denb)5、ord2（）功能：產(chǎn)生二階系統(tǒng)。格式：[num，den]=ord2（ωn，ξ）說(shuō)明：[num，den]=ord2（ωn，ξ）可得到二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)表示。例3

：要產(chǎn)生ξ=0.4，ωn=2.4弧度/秒的二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，可輸入

[num,den]=ord2(2.4,0.4)H=tf(num,den)

則得num=1den=11.92005.7600因此有二、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析1、step（）功能：求連續(xù)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。格式：step（num，den）

step（num，den，t）

[y，x，t]=step（num，den）說(shuō)明（1）step函數(shù)可計(jì)算出線(xiàn)性系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。（2）當(dāng)不帶輸出變量引用時(shí)，step函數(shù)可在當(dāng)前圖形窗口中繪出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。（3）step（num，den，t）可利用用戶(hù)指定的時(shí)間矢量t來(lái)繪制階躍響應(yīng)。（4）當(dāng)帶有輸出變量引用函數(shù)時(shí)，可得到系統(tǒng)階躍響應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，而不直接繪制出曲線(xiàn)。例4：求二階系統(tǒng)

的單位階躍響應(yīng)。解：編寫(xiě)M程序如下:num=1;den=[1,1.92,5.76];G=tf(num,den)step(G)例5：求P.16頁(yè)一階慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)。解：編寫(xiě)M程序如下:R1=100;R=100;C=[0.1,0.33,1,10];figure(1)forj=Cnum=R/R1;%K=R/R1den=[R*j*10^-3,1];%T=R*Choldonstep(num,den,1)endholdoff

2、impulse（）求取脈沖響應(yīng)的函數(shù)impulse()和step()函數(shù)的調(diào)用格式完全一致。3、pzmap（）繪制傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)分布圖例：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為求該系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖、階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)圖。程序如下：num=[251];den=[123];figure(1)pzmap(num,den)figure(2)step(num,den)figure(3)impulse(num,den)三、控制系統(tǒng)的頻域分析1、bode功能：求連續(xù)系統(tǒng)的Bode（波特）頻率響應(yīng)。格式：bode（num，den）

[mag，phase，w]=bode（num，den）說(shuō)明：（1）bode函數(shù)可計(jì)算出系統(tǒng)的幅頻和相頻響應(yīng)曲線(xiàn)（即Bode圖）。Bode圖可用于分析系統(tǒng)的增益裕度、相位裕度、直接增益、帶寬擾動(dòng)抑制及其穩(wěn)定性等特性。（2）當(dāng)缺省輸出變量時(shí)，bode函數(shù)可在當(dāng)前圖形窗口中直接繪制出系統(tǒng)的Bode圖。（3）當(dāng)帶輸出量引用函數(shù)時(shí)，可得到系統(tǒng)Bode圖相應(yīng)的幅值，相位及頻率點(diǎn)。例6

：有一二階系統(tǒng)，其自然頻率ωn=1，阻尼因子ξ=0.2，要繪制出系統(tǒng)的幅頻和相頻曲線(xiàn)。解：編寫(xiě)M程序如下:[num,den]=ord2(1,0.2);bode(num,den)2、margin功能：確定系統(tǒng)的相角穩(wěn)定裕度和幅值穩(wěn)定裕度。格式：margin（num，den）

[Gm，Pm，Wcg，Wcp]=margin（num，den）說(shuō)明：（1）當(dāng)缺省輸出變量時(shí)，margin函數(shù)可在當(dāng)前圖形窗口中直接繪制帶有增益裕度和相位裕度的Bode圖。（2）當(dāng)帶輸出量引用函數(shù)時(shí)，可得到系統(tǒng)的增益裕度、相位裕度及相應(yīng)的頻率點(diǎn)。

例7：用MATLAB完成實(shí)驗(yàn)五的內(nèi)容（p.25頁(yè)）。解：編寫(xiě)M程序如下:R1=0.1;R2=0.1;R3=0.1;C1=1;C2=0.1;num1=[R2/R1];den1=[R2*C1,1];num2=[1];den2=[R3*C2,0];num=conv(num1,num2);den=conv(den1,den2);[numc,denc]=cloop(num,den);figure(1),bode(numc,denc)實(shí)驗(yàn)一典型環(huán)節(jié)特性的模擬1.已知傳遞函數(shù)如下：(1)以tf函數(shù)建立模型，并轉(zhuǎn)換成zpk形式(2)繪制零極點(diǎn)分布圖。(3)求取階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)，并畫(huà)圖。2.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：其中：

G2(s)的零點(diǎn)為z=-2，極點(diǎn)為p1=-0.5，p2=-8，增益為5求總的傳遞函數(shù)。G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)R(s)C(s)-3.典型環(huán)節(jié)特性分析，考察階躍響應(yīng)，重點(diǎn)分析參數(shù)取值對(duì)響應(yīng)特性的影響。①比例環(huán)節(jié)，G1(s)=2，G2(s)=8;②慣性環(huán)節(jié)，，T1=4，T2=10；③積分環(huán)節(jié)，，T1=3，T2=12④微分環(huán)節(jié)（理想微分，實(shí)際微分）⑤振蕩環(huán)節(jié)，z=0.2，0.4，0.8，wn=3實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求每項(xiàng)內(nèi)容都要包括