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1、Matlab与控制工程报告(机械工程控制基础)学院：机械与动力工程专业：机制班级：姓名：学号：Matlab作为一种高性数值能计算软件，其系统控制工具箱主要处理以传递函数为主要特征的经典控制和以状态空间为主要特征的现代控制中的问题。该工具箱对控制系统的建模、分析和设计提供了一个完整的解决方案，是matlab最有力和最基本的工具箱之一。其功能包括系统建模、系统分析、系统设计。在工程控制中有很重要的影响。而早期的控制系统分析过程复杂而耗时，如想得到一个系统的冲激响应曲线，首先需要编写一个求解微分方程的子程序，然后将已经获得的系统模型输入计算机，
2、通过计算机的运算获得冲激响应的响应数据，然后再编写一个绘图程序，将数据绘制成可供工程分析的响应曲线。所以MATLAB控制系统工具箱和SIMULINK辅助环境的出现，给控制系统分析带来了福音。Matlab是以复数矩阵为最基本的运算单元。既可以对它整体的进行处理，也可以对它的某个或某些元素单独的进行处理。Matlab语言中最基本的赋值语句结构为：变量名列表=表达式。语句的结束符号比较自由，可以是分号，也可以是逗号或换行。但他们的意义有区别。要分析系统，首先需要能够描述这个系统。控制系统在matlab中的数学描述主要有以下模型：传递函数模型、状
3、态方程模型、零极点增益模型和部分分式模型。模型之间可以互相转换。如对于下列传递函数：G〔s〕=对线性定常系统，式中s的系数均为常数，且不等于零，这时系统在MATLAB中可以方便地由分子和分母系数构成的两个向量唯一地确定出来，这两个向量分别用num和den表示。num=[b1,b2,…,bm,bm+1]den=[a1,a2,…,an,an+1]然后利用下面的语句就可以表示这个系统sys=tf（num，den）其中tf()代表传递函数的形式描述系统，还可以用零极点形式来描述，语句为sys1=zpk（sys）而且传递函数形式和零极点形式之间可以
4、相互转化，语句为[z,p,k]=tf2zp(num,den),[num,den]=zp2tf(z,p,k)当传递函数复杂时，应用多项式乘法函数conv（）等实现，例如Den1=【1,2,2】，den2=【2,3,3,2】，den=conv（den1，den2）各模型的连接有并联，串联和反馈几种。并联：格式：[a,b,c,d]=parallel(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2)，parallel为matlab中的函数。并联连接两个状态空间系统[a,b,c,d]=parallel(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2
5、,inp1,inp2,out1,out2)np1和inp2分别指定两系统中要连接在一起的输入端编号，从u1,u2,…,un依次编号为1,2,…,n；out1和out2分别指定要作相加的输出端编号，编号方式与输入类似。inp1和inp2既可以是标量也可以是向量。out1和out2用法与之相同。如inp1=1,inp2=3表示系统1的第一个输入端与系统2的第三个输入端相连接。若inp1=[13],inp2=[21]则表示系统1的第一个输入与系统2的第二个输入连接，以及系统1的第三个输入与系统2的第一个输入连接。[num,den]=parall
6、el(num1,den1,num2,den2)，将并联连接的传递函数进行相加。串联：格式：[a,b,c,d]=series(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2)series为matlab中的函数串联连接两个状态空间系统。[a,b,c,d]=series(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2,out1,in2)out1和in2分别指定系统1的部分输出和系统2的部分输入进行连接。[num,den]=series(num1,den1,num2,den2)将串联连接的传递函数进行相乘。3、反馈：格式：[a,b,c,d]=fe
7、edback(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2)feedback为matlab中的函数将两个系统按反馈方式连接，一般而言，系统1为对象，系统2为反馈控制器。[a,b,c,d]=feedback(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2,sign)系统1的所有输出连接到系统2的输入，系统2的所有输出连接到系统1的输入，sign用来指示系统2输出到系统1输入的连接符号，sign缺省时，默认为负，即sign=-1。总系统的输入/输出数等同于系统1。[a,b,c,d]=feedback(a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2
8、,d2,inp1,out1)部分反馈连接，将系统1的指定输出out1连接到系统2的输入，系统2的输出连接到系统1的指定输入inp1，以此构成闭环系统。[num,den]=feedback(nu
