数学模型的MATLAB描述与时域分析概要.pptVIP

2005-04-26 Kunming University of Science Technology MATLAB的基础与运用 MATLAB基本简介 MATLAB是MATrix LABoratory（矩阵实验室）的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C，C++和FORTRAN）编写的程序。 尽管MATLAB主要用于数值运算，但利用为数众多的附加工具箱（Toolbox）它也适合不同领域的应用，例如控制系统设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析等工具箱。另外还有一个配套软件包Simulink，提供了一个可视化开发环境，常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。在各高等院校，MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等许多课程的基本教学工具，成为大学生和研究生必须要掌握的基本编程语言。在科研与工程应用领域，MATLAB已广泛应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 软件特点 一、高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 二、具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化; 三、友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握； 四、功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。 二、高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来 2、符号计算功能 3、matlab对矩阵的处理 二、具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化 2、计算结果可视化 二 数学模型的MATLAB描述 控制系统的数学模型在控制系统的研究中有着相当重要的地位，要对系统进行仿真处理，首先应当知道系统的数学模型，然后才可以对系统进行模拟。同样，如果知道了系统的模型，才可以在此基础上设计一个合适的控制器，使得系统响应达到预期的效果，从而符合工程实际的需要。 一、数学模型的建立 MATLAB的控制系统工具箱（Control System Toolbox）提供了丰富的建立和转换线性定常系统数学模型的方法。 一、数学模型的建立——传递函数模型 tf()函数——建立/转换传递函数 格式： sys=tf(num,den) sys=tf(num,den,’Property1’,Value1,……, ’PropertyN’,ValueN) sys=tf(num,den,Ts) sys=tf(num,den, Ts,’Property1’,Value1,……, ’PropertyN’,ValueN) sys=tf(’s’) sys=tf(’z’,Ts) tfsys=tf(sys) 例2.1 建立传递函数模型 （2）直接生成传递函数 例2.1 建立传递函数模型 例2.1 建立传递函数模型 （4）生成离散传递函数模型(指定采样周期为0.1S) 例2.1 建立传递函数模型 （5）生成离散传递函数模型(未指定采样周期) 例2.2 建立多输入多输出系统传递函数模型 例2.2　设多输入多输出系统的传递函数矩阵为 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　应用MATLAB建立其 　　　　　　　　　　　数学模型 例2.2 建立输入多输出系统传递函数模型 (2)利用元胞数组（matlab中的特色数据类型）建立传递函数 一、数学模型的建立(零极点增益模型) 2、零极点增益（Zero-Pole-Gain:ZPK）模型 一、数学模型的建立(零极点增益模型) zpk()函数——建立/转换零极点增益模型 格式： sys=zpk(z,p,k) sys=zpk(z,p,k,’Property1’,Value1,……, ’PropertyN’,ValueN) sys=zpk(z,p,k,Ts) sys=zpk(z,p, k,Ts, ’Property1’,Value1,……, ’PropertyN’,ValueN) sys=zpk(’s’) sys=zpk(’z’,Ts) zsys=zpk(sys) 例2-3建立零极点增益模型 例2-3建立零极点增益模型 例2-3建立零极点增益模型 二、数学模型参数的获取 例题2-6 数学模型参数的获取 例题2-6 数学模型参数的获取 例题2-6 数学模型参数的获取 三、数学模型的