【精品】控制系统仿真实验指导书及解答

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1、实验一MATLAB软件操作练习一、实验目的1.熟悉MATLAB软件的基本操作；2.学会利用MATLAB进行基本数学计算的方法;3.学会用MATLAB进行矩阵创建和运算。计算机一台，MATLAB软件三、实验内容1・使用help命令，查找sqrt(开方)、roots(求根)等函数的使用方法;2.用MATLAB可以识别的格式输入以下矩阵7.58003.5339004.11033.700-1.519.3并将A矩阵的右下角2x3子矩阵赋给D矩阵。赋值完成后，调用相应的命令查看MATLAB工作空间的占用情况。3.矩阵运算(1)

2、矩阵的乘法已知A=[l2;34];B=[55;78];求AA2*B(2)矩阵除法已知A=[l23;456;789];B=[l00;020;003];AB,A/B(3)矩阵的转置及共辄转置已知A=[5+i,2-i,l;6*i,4,9-i];求A.M(4)使用冒号选出指定元素已知：A=[323;246;6810];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2,3行的元素；4.分别用for和whi1e循环结构编写程序，求出63K=工2丄1+2+22+2?+…+2&2+2"1=0并考虑一种避免循环的简洁方法来进行求和。四.实

3、验步骤1.熟悉MATLAB的工作环境，包括各菜单项、工具栏以及指令窗口、工作空间窗口、启动平台窗口、命令历史窗口、图形文件窗口和M文件窗口；2.在指令窗口中完成实验内容中规定操作并记录相关实验结果；3・完成实验报告。实验二M文件编程及图形处理一.实验目的1.学会编写MATLAB的M文件；2.熟悉MATLAB程序设计的基本方法；3.学会利用MATLAB绘制二维图形。二.实验设备计算机一台，MATLAB软件三.实验内容1.选择合适的步距绘制出下面的图形(1)sin(tanr)-tan(sinr),其屮fw(—;(2)y

4、=e-05tsin(t-

5、-),t€[0,20](3)在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5),t€[0,2n]2.基本绘图控制绘制[0,4兀]区间上的xl=10sint曲线，并要求：(1)线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；(2)给横坐标标注'f,纵坐标标注'y(t)3.M文件程序设计(1)编写程序，计算l+3+5+7+.・.+(2n+l)的值(用input语句输入n值)；(2)编写分段函数x0

6、ff.m中，计算出/(Q,/(-3)的值四.实验要求1.预习实验内容，按实验要求编写好实验程序；2.上机调试程序，记录相关实验数据和曲线，3・完成实验报告。实验三数学模型建立与转换一.实验目的1.学会用MATLAB建立控制系统的数学模型。2.学会用MATLAB对控制系统的不同形式的数学模型之间的转换和连接。二、实验设备计算机一台，MATLAB软件三.实验内容1•建立控制系统的数学模型(1)用MATLAB建立下述零极点形式的传递函数类型的数学模型:C(5)=5+3(5+1)(5+1)(2)用MATLAB建立下述线性连

7、续时间系统的状态方程类型的数学模型:x=Ax+Buy=Cx+DuX=U=[wi?w223—_12_123"1256,B=34,C=,D=_456__3489_561A=472.不同形式及不同类型间的数学模型的相互转换(1)分子、分母多项式形式的传递函数模型与零极点、形式的传递函数模型间的相互转换；1)用MATLAB将下列分子、分母多项式形式的传递函数模型转换为零极点形式的传递函数模型：12?+24?+205~2/+453+652+25+22)用MATLAB将下列零极点形式的传递函数模型转换为分子、分母多项式形式的传

8、递函数模型：沖2)爲宾眾+1)(2)分子、分母多项式形式的传递函数模型与状态方程模型间的相互转1)用MATLAB将下列分子、分母多项式形式的传递函数模型转换为状态方程模型：2)用MATLAB将下列状态方程模型转换为分子、分母多项式形式的传递函数模型:16910_~46~3126824兀+4791122512131410■X=U0021(3)零极点形式的传递函数模型与状态方程模型间的相互转换1)用MATLAB将下列零极点形式的传递函数模型转换为状态方程模型G(s)=2)用MATLAB将下列状态方程模型转换为零极点形式

9、的传递函数模型7)1_■()_X=X+1-2_1■■y=[13]x+uu2.用MATLAB命令求如下图2.1所示控制系统的闭环传递函数图2.1四、实验要求预习实验内容，按实验要求编写好实验程序，调试程序，记录相关实验数据和曲线，并撰写实验艮告。实验四控制系统响应及性能分析一.实验目的1.掌握控制系统频率特性曲线绘制方法。2.学会用MATLAB绘制控制系统的根