基于MATLAB Simulink建立控制系统的数学模型.doc

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1、实验二基于MATLAB/Simulink建立控制系统的数学模型一、实验目的1、熟悉MATLAB实验环境，掌握MATLAB命令窗口的基本操作。2、掌握MATLAB建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。3、掌握使用MATLAB命令化简模型基本连接的方法。4、学会使用Simulink模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。二、实验内容1、控制系统模型的建立控制系统常用的数学模型有四种：传递函数模型（tf对象）、零极点增益模型（zpk对象）、结构框图模型和状态空间模型（ss对象）。经典控制理论中

2、数学模型一般使用前三种模型，状态空间模型属于现代控制理论范畴。(1)传递函数模型连续系统的传递函数模型为：例1、已知系统的传递函数试用MATLAB建立控制系统的传递函数模型例1.1法1：>>num=[11];>>den=[1221];>>G=tf(num,den)Transferfunction:s+1---------------------s^3+2s^2+2s+1法2：>>S=tf('s');>>g1=(s+3)/(s^3+2*S^2+2*s+1)Transferfunction:s+3-

3、--------------------s^3+2s^2+2s+1例1.2a=[12];b=[11];c=[167];d=[1021];e=[10];m=conv(conv(conv(a,a),5),c);n=conv(conv(conv(conv(b,b),b),e),d);g=tf(m,n)Transferfunction:5s^4+50s^3+175s^2+260s+140-----------------------------------------------s^7+3s^6+5s^

4、5+8s^4+9s^3+5s^2+s(2)零极点增益模型零极点模型是是分别对原传递函数的分子、分母进行因式分解，以获得系统的零点和极点的表示形式。式中，K为系统增益，z1，z2，…，zm为系统零点，p1，p2，…，pn为系统极点。例2、已知系统的传递函数试用MATLAB建立控制系统的零极点模型例2>>k=10;>>z=[-5];>>p=[-0.5-2-3];>>g=zpk(z,p,k)Zero/pole/gain:10(s+5)-------------------(s+0.5)(s+2)(s+

5、3)1、控制系统模型的相互转换例3、已知系统的传递函数求其等效的零极点模型例3k=10;z=[-5];p=[-0.5-2-3];g=zpk(z,p,k)z=-5p=[-0.5-23]k=10sys=zpk(z,p,k)[num,den]=zp2tf(z,p,k)printsys(num,den)z=-5p=-0.5000-2.00003.0000k=10Zero/pole/gain:10(s+5)-------------------(s+0.5)(s+2)(s-3)num=001050den=

6、1.0000-0.5000-6.5000-3.0000num/den=10s+50-------------------------s^3-0.5s^2-6.5s–33、用系统Simulink模型结构图化简控制系统模型已知系统的结构图，求其闭环传递函数三、实验能力要求1、熟练使用各种函数命令建立控制系统数学模型。2、完成实验的范例题，并记录结果。