控制工程实验指导书

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1、第一章MATLAB的简介1.1概述MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，MATLAB的图形、打印、联机帮助等功能齐全。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。MATLAB的推出得到了各个领域专家学者的广泛关注，其强大的扩展功能为各个领域的应用提供了基础。现在比较新的版本是7.0版。MATLAB是一个计算核心，围绕着这个计算核心，有许多针对不同应用所开发的应用程序，称为工具箱（Toolboxes）。工具箱的总数已有上百个

2、，其中主要有：信号处理（SignalProcessing）、控制系统（ControlSystem）、神经网络（NeuralNetwork）、通信（Communication）、图像处理（ImageProcessing）、鲁棒控制（RobustControl）、非线性控制系统设计（NonlinearControlSystemDesign）、系统辨识（SystemIdentification）、最优化（Optimization）、μ分析与综合（μAnalysisandSynthesis）、模糊系统（FuzzySyste

3、m）、小波（Wavelet）分析和样条（Spline）等工具箱。这些工具箱给各个领域的研究和工程应用提供了有利的帮助，各个层次的研究人员可直观、方便地进行分析、计算及设计工作，大大地节省了编程时间。除MATLAB之外，MathWorks公司还有两项主要相关产品，即Simulink及Stateflow。Simulink专用于连续或离散时间的动态系统仿真；Stateflow则用于仿真有限状态机（FiniteStateMachines）或事件驱动系统（Event-drivenSystems）。《控制工程基础》课程安排实验

4、的目的就是让非电专业的学生初步掌握MATLAB语言，学会用简单的MATLAB函数分析线性控制系统的基本性能，从而为今后的学习和工作打下基础。MATLAB下提供了两种文件格式，其中一种是普通的ASCII码构成的文件，在这样的文件中只能由MATLAB语言所支持的语句，类似于DOS下的批处理文件，这种文件称为M文件，它的执行方式很简单，用户只需在“file”下新建一个“M-file”,在“M-file”窗口下逐条输入语句，存盘在“work”文件夹下，然后单击“debug”下的“run”,这样在“ConmandWindow

5、”窗口下即可看到执行的结果。它采用文本方式，编程效率高，可读性很强。MATLAB的另一种，也是最常用的特殊M文件称为MATLAB函数，这样的函数是由function语句引导的，其基本格式如下Function返回变量列表=函数名（输入变量列表）注释说明语句段函数体语句42使用时用户也是在“M-file”窗口下逐条输入语句，存盘在“work”文件夹下，调用时在MATLAB的提示符下键入函数名，并包括输入变量。类似于C语言的子程序调用。如functionplot_sin(xmin,xmax)x=xmin:min(0.01

6、,(xmax-xmin)/100):xmax;plot(x,sin(x));%ThisisademoMATLAB的函数名定义几乎与数学描述一样，接近书写计算公式的思维方式，如min(),max()。它的基本命令包括：数学函数、矩阵、数值方法、绘图、字符串、文件I/O等数百条。1.2使用变量与基本计算MATLAB能识别一般常用的加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、幂次（^）等数学运算符号，因此在MATLAB下进行基本运算，最快速简单的方法是在MATLAB命令窗口（CommandWindow）内的提示符号（>>）之

7、后输入表达式，并按下Enter键即可。例如>>（5*2+3.5）/5ans=2.7000MATLAB会将计算结果直接存入默认变量ans中（即MATLAB语句的返回值），代表MATLAB运算后的答案（Answer），并在屏幕上显示其运算结果的数值（在上例中，即为2.7000）。若不想让MATLAB每次都显示运算结果，只需在表达式最后加上分号（；）即可，例如：>>（5*2+3.5）/5；在上例中，由于表达式后面加入了分号，因此MATLAB只会将运算结果储存在默认变量ans内，不会显示于屏幕上；在需要时取用或显示此运算结

8、果，可直接输入变量ans,例如（接上例）>>ansans=2.7000使用者也可将运算结果储存于使用者自己设定的变量x（或其他变量，如y、x0、x1等）内，例如>>x=（5*2+3.5）/542x=2.7000MATLAB会将所有在百分比符号（%）之后的文字视为程序的注解（Comments），例如>>y=（5*2+3.5）/5；%将运算结果储存于变量y内，但