现代控制理论实验指导书

《现代控制理论实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《现代控制理论》实验指导书《现代控制理论》实验指导书信息与电子工程学院2008年1月-23-《现代控制理论》实验指导书一、MATLAB简介1980年美国学者MOLER博士在研究线性代数时，为了解决矩阵运算非常烦琐这一问题，构思并开发了一种用于矩阵运算的矩阵实验室（MATrixLABoratory）软件。由于MATLAB提供了功能非常强大的矩阵处理和绘图功能，吸引了很多控制界的名家在自己擅长的领域编写了一些具有特殊意义的MATLAB工具箱，从而空前扩大了MATLAB的功能，使其成为了国际上最流行的控制系统计

2、算机辅助设计的软件工具。下面简单介绍自动控制理论实验涉及到的MATLAB知识（一）SIMULINK（模块图仿真）的使用1、进入WINDOWS：2、进入MATLAB：点击WIN窗口中MATLAB图标。3、进入SIMULINK：在MATLAB窗口中键入SIMULINK命令，即可弹出SIMULINK模块库。如图1-1所示：图1-1SIMULINK模块库从左到右分别为信号源、输出、离散、线性、非线性、其他七个子模块库，每个子模块库分别包含若干个不同的模块。4、建立自己的实验文件：（1）FILENEW。（2）FI

3、LESAVEAS。（键入自己的文件名。注意：文件名不能用纯数字）5、从SIMULINK模块库中挑选所需的模块：（1）把SIMULIMK窗和自己的实验窗并列平铺。（2）在SIMULINK窗中打开SOURCES模块库。（3）从SOURCES库(信号源模块库)中拖出STEPINPUT（单位阶跃输入）模块至自己的实验窗口。（4）类似（2）（3）从SINKS库中拖出AUTO-SCALEGRAPH(自动图形输出)模块。（5）从LINEAR、UNLINEAR库中分别选出INTEGRATOR（积分）、GAIN-23-《

4、现代控制理论》实验指导书（比例）、TRANFER-Fun（传递函数）等模块。（6）通过TRANFER-FORNT模块构造积分、惯性、振荡环节。双击TRANFER-FORNT模块，弹出如图1-2对话框图1-2TransferFun模块对话框其中Numerator为分子多项式的系数，Denominator为分母多项式的系数，通过修改多项式的系数实现不同环节的转变。举例如下：例1：要实现传递函数，则令Numerator为[1，2]；Denominator为[2，3，4]；例2：要将传递函数变为积分环节：，则令N

5、umerator为[1]；Denominator为[1，0]；例3：要将传递函数变为振荡环节：，则令Numerator为[1]；Denominator为[1，1，1]；（在此传函中阻尼系数ζ为0.5）例4：要将传递函数变为实际微分环节：，则令Numerator为[1，0]；Denominator为[1，1]；实际微分环节的传递函数为:分子分母同除以Td,则为因此,上式中分子s的系数即为Kd值,分母中常数项为Td的倒数．-23-《现代控制理论》实验指导书（2）设仿真过程参数：SIMULATION菜单PAR

6、AMETERS菜单项。如图1-3：图1-3仿真时间的设置其中：StartTime为仿真开始时间，计算机默认的值为0.0。Stoptime为仿真终止时间，计算机默认的值为999999。MixStepSize为仿真最小步长。MaxStepSize为仿真最大步长。，Tolerance为仿真精度。仿真开始前应对StopTime进行修改，如改为10秒，50秒或200秒，再根据实际情况进行调整。注：在此使用的仿真算法为五阶的龙格库塔法（RUNGE-KUTTA5）（3）进行仿真：SIMULATION菜单中START菜单

7、项。注：要使曲线光滑可以通过提高仿真精度或增加采样点来实现。（二）频域和时域分析法1．根轨迹图的绘制（1）乘积多项式的系数可利用多项式相乘函数CONV（X，Y），该函数直接在MATLABCOMMANDWINDOWS窗口中使用。例：A(z)=(z-1)B(z)=(z2+1.15z-1)求A(z)*B(z)的多项式系数，可按如下步骤计算：X=[1，－1]；-23-《现代控制理论》实验指导书Y=[1，1.15，－1]；C=CONV（X，Y）上面式子等效于C=CONV([1，-1]，[1，1.15，1])注：无常

8、数项时，常数项系数记为0（1）绘制根轨迹图例：绘制如下传递函数的根轨迹图G(s)=可在MATLABCOMMANDWINDOW窗口中输入下列命令：NUM=[1，1]；DEN=[2，0，3]；RLOCUS(NUM，DEN)（3）绘制Z平面的根轨迹图在MATLABCOMMANDWINDOWS窗口中输入下列命令：ZGRID（‘NEW’）NUM=[A，B，C….]；DEN=[D，E，F….]；RLOCUS（NUM，DEN）（4）在根轨迹