[工学]自动控制原理matlab控制系统仿真ppt课件.ppt

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1、自动控制原理与MatlabMatlab软件工具在控制系统分析和综合中的应用Matlab基本特点控制系统在Matlab中的描述进行部分分式展开控制系统的时间响应分析控制系统的频域响应分析控制系统的根轨迹图系统稳定性分析Simulink仿真工具1、matlab基本特点Matlab简介：1980年前后，美国moler博士构思并开发；最初的matlab版本是用fortran语言编写，现在的版本用c语言改写；1992年推出了具有划时代意义的matlab4.0版本；并于1993年推出了其windows平台下的微机版，现在比较新的版本是6.5版Matlab语言特点：Matlab以复

2、数矩阵为最基本的运算单元，既可以对它整体地进行处理，也可以对它的某个或某些元素进行单独地处理。在matlab中，数据的存储/输入/输出都是以矩阵为基础的，矩阵和其它变量不需要预先定义。matlab语言最基本的赋值语句结构为变量名列表=表达式变量名为matlab语句的返回值；等号右边是表达式的定义，它可以是矩阵，也可是函数调用等号右边的表达式可以由分号结束，也可以由逗号或换行结束，但它们的含义是不同的。如果用分号结束，则左边的变量结果将不在屏幕上显示出来，否则将把左边返回矩阵的内容全部显示出来。如»A=[1,0,1;1,0,0;2,1,0];»B=[1,0,2;2,1,1;

3、1,0,1]B=102211101在matlab下，矩阵A和矩阵B的乘积（假定其中A，B矩阵是可乘的）可以简单地由运算C=A*B求出»C=A*BC=203102415而D=A.*B称点乘积运算，即表示A和B矩阵的相应元素之间直接进行乘法运算，然后将结果赋给D矩阵，点乘积运算要求A和B矩阵的维数相同。»D=A.*BD=102200200在MATLAB中多项式由行向量组成，这些行向量包含了降次排列的多项式系数。例如多项式p(s)=1s3+3s2+0s1+4s0输入>>p=[1304];>>r=roots(p)r=-3.3553e+001.7765e-01+1.0773e+00

4、j1.7765e-01-1.0773e+00j>>p=poly(r)p=1.0003.0000.000-0.000j4.000+0.000j输入多项式并求根Matlab下提供了两种文件格式：m文件，matlab函数M文件是普通的ascii码构成的文件，在这样的文件中只有由matlab语言所支持的语句，类似于doc下的批处理文件，它的执行方式很简单，用户只需在matlab的提示符>>下键入该m文件的文件名，这样matlab就会自动执行该m文件中的各条语句。它采用文本方式，编程效率高，可读性很强。Matlab函数是最常用的特殊m文件，该函数是由function语句引导，其基本

5、格式如下Function返回变量列表=函数名（输入量列表）注释说明语句段函数体语句调用时在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,(xmax-xmin)/100):xmax;Plot(x,sin(x));%Thisisademo要分析系统，首先需要能够描述这个系统。在线性系统理论中，一般常用的数学模型形式有：传递函数模型（系统的外部模型）;状态方程模型（系统的内部模型）;零极点增益模型和部分分式模型等。这些模型之间都有着内在的联系，可以相互进行转换。

6、2、控制系统在matlab中的描述一、传递函数模型对线性定常系统，式中s的系数均为常数，且a1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。分子：num=[b1,b2,…,bm,bm+1]分母：den=[a1,a2,…,an,an+1]注意：它们都是按s的降幂进行排列的。在MATLAB中零极点增益模型用[z,p,K]矢量组表示。即：z=[z1,z2,…,zm]p=[p1,p2,...,pn]K=[k]函数tf2zp()可以用来求传递函数的零极点和增益。二、零极点增益模型K为系统增益，zi为零点

7、，pj为极点利用下面的语句就可以表示这个系统：传递函数的形式sys=tf(num,den)其中tf()代表传递函数的形式描述系统，零极点形式sys1=zpk(sys)传递函数形式和零极点形式之间可以相互转化，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。举例：传递函数描述1）》num=[12,24,0,20];den=[24622];2）借助多项式乘法函数conv（卷积）来处理：》num=4*conv([1,2],conv(