电子科大-工程控制基础上机(高端版).ppt

基于Matlab的控制系统的计算机辅助设计、分析及仿真
1、Matlab简介
2、控制系统的数学描述与建模
3、连续系统模型的离散化
4、控制系统分析方法(稳定性、时域和频域分析)
5、控制系统的设计与仿真
6、Simulink仿真
1 MATLAB 简介
MATLAB 语言的简洁高效性
MATLAB 语言的科学运算功能
MATLAB 语言的绘图功能
MATLAB 庞大的工具箱与模块集
MATLAB 强大的动态系统仿真功能
MATLAB 语言是当前国际上控制领域的首选计算机语言,也是很多理工科专业最适合的计算机数学语言。通过学****可更深入理解和掌握数学问题的求解思想,提高求解数学问题的能力,为今后其他专业课程的学****提供帮助。
直接赋值语句
赋值变量=赋值表达式
例:>> a=pi^2
a =

例:表示矩阵
>> B=[1+9i,2+8i,3+7j;4+6j 5+5i,6+4i;7+3i,8+2j 1i]
B =
+ + +
+ + +
+ + 0 +
MATLAB的基本语句
函数调用语句
[返回变量列表]=函数名(输入变量列表)
例:[a,b,c]=my_fun(d,e,f,c)
冒号表达式
v=s1:s2:s3
该函数生成一个行向量v,其中s1是起始值, s2是步长(若省略步长为1), s3是最大值。
例:用不同的步距生成(0,p) 间向量。
>> v1=0::pi
v1 =
Columns 1 through 9
0
Columns 10 through 16

循环结构
for 结构
while 结构
MATLAB 语言流程控制
二维图形绘制
二维图形绘制基本语句
构造向量:
2、控制系统的数学描述与建模
控制系统的数学建模
函数命令tf ( ),用法: sys=tf(num,den) or sysd=tf(num,den,T) ——建立控制系统的传递函数模型,或者将零极点模型或者状态空间模型转换为传递函数模型;
函数命令zpk( ),用法: sys=zpk(z,p,k) or sysd=zpk(z,p,k,T) ——建立控制系统的零极点模型;
函数命令ss( ),用法: sys=ss(A,B,C,D) or sysd=ss(A,B,C,D,T) ——建立控制系统的状态空间模型;
函数命令tf2ss(),tf2zp(),zp2ss(),zp2tf(),ss2tf(),ss2zp() ——数学模型的转化;
基于Simulink的动态结构模型.
传递函数
单输入单输出线性连续系统的传递函数为
其中m≤n。G(s)的分子多项式的根称为系统的零点,分母多项式的根称为系统的极点。令分母多项式等于零,得系统的特征方程:
D(s)=a0sn+a1sn-1+……+an-1s+an=0
因传递函数为多项式之比,所以我们先研究MATLAB是如何处理多项式的。MATLAB中多项式用行向量表示,行向量元素依次为降幂排列的多项式各项的系数,例如多项式P(s)=s3+2s+4 ,其输入为
>>P=[1 0 2 4]
注意尽管s2项系数为0,但输入P(s)时不可缺省0。
MATLAB下多项式乘法处理函数调用格式为
C=conv(A,B)
例如给定两个多项式A(s)=s+3和B(s)=10s2+20s+3,求C(s)=A(s)B(s),则应先构造多项式A(s)和B(s),然后再调用conv( )函数来求C(s)
>>A =[1,3]; B =[10,20,3];
>>C = conv(A,B)
C = 10 50 63 9
即得出的C(s)多项式为10s3 +50s2 +63s +9