控制工程基础实验指导第三版..doc

机械控制工程基础实验指导书 机械工程系 路 连 编 2006年月 实验一 m文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为.m文件。 2．.m文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用.m文件编辑窗口来产生新的.m文件，或者编辑已经存在的.m文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的.m文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的.m文件，并且可以在这个窗口中编辑这个.m文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink: 1．在Command window中，键入simulink，回车。 2．单击工具栏上Simulink图标。 启动Simulink后，即打开了Simulink库浏览器（Simulink library browser）。在该浏览器的窗口中单击“Create a new model（创建新模型）”图标，这样就打开一个尚未命名的模型窗口。把Simulink库浏览器中的单元拖拽进入这个模型窗口，构造自己需要的模型。对各个单元部件的参数进行设定，可以双击该单元部件的图标，在弹出的对话框中设置参数。 四、实验内容 1 用MATLAB建立以下2种数学模型： a.传递函数分子分母多项式模型 传递函数为： 在MATLAB中可以用分子、分母的系数表示，即： ；； b.传递函数零极点增益模型 在MATLAB中用[z,p,k]矢量组表示，即： 2 复杂传递函数的求取 在MATLAB中，用conv函数实现复杂函数的求取，它是标准的MATLAB函数，用来求取两个向量的卷积，也可以用来求取多项式乘法。conv函数允许多重嵌套，实现复杂运算。 例：用MATLAB表示传递函数为的系统。 解： 3系统模型之间的转换 MATLAB的控制系统工具箱提供模型转换的函数： tf2zp 、zp2tf。（注意有的版本使用的是tf(G) 或者zp(G)函数转换原来的命名为G的数学模型为分子分母多项式形式或者零极点增益形式。） 4系统建模 实际中经常遇到几个简单系统的组合成一个复杂系统的情况，常见的形式有：串联、并联、反馈连接等。在MATLAB中系统的串、并联及反馈联接的相应命令形式如下： 串联 图1系统的串联 2．并联 图2 系统的并联 3．反馈 图3 反馈连接 4．单位反馈 图4 单位反馈系统 5．应用MATLAB的时间响应分析 在MATLAB中，可以用impulse函数,step函数和lsim函数对线性连续系统的时间响应进行仿真计算。其中impulse函数可以用于生成单位脉冲响应函数，step函数用于生成单位阶跃响应，lsim函数用于任意输入的响应。各函数格式及其参数如下： 已知系统传递函数为： 求系统在时间常数时候的单位脉冲响应，单位阶跃响应、任意输入的响应。impulse函数可以用于生成单位脉冲响应，step函数用于生成单位阶跃响应，lsim函数用于任意输入的响应。 五、实验步骤及其要求 1.启动MATLAB软件，编写小程序，练习基本模型的建立及其转换。 2.编写程序，在MATLAB中求解传递函数为的系统，在时间常数三种情况时的单位脉冲响应，单位阶跃响应，打印或者画出其响应曲线，并分析、以及曲线变化之间的关系。 3.编写程序，练习任意输入的响应lsim函数的使用；例如：可以取，以上系统在正弦输入信号下的输出曲线。 实验 控制系统 四、实验内容及步骤 编写程序，利用nyquist函数绘制的ny