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《自动控制理论》 课程 学院：自动控制与机械工程学院 专业：电气工程及自动化专业 班级：09级电气（3）班 姓名: 丁兰 学号：20090417335 日期：2012年1月12号 一、实验目的 了解matlab软件的基本特点和功能，熟悉其界面、菜单和工具条：掌握线性系统模型的表示方法、变换以及模型间的相互转换。了解控制系统工具箱的组成、特点及应用：掌握求线性定常连续系统输出响应的方法，运用连续系统时域响应函数(impulse, step, lsim)，得到系统的时域响应曲线。 掌握使用MATLAB软件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对控制系统进行分析；掌握使用MATLAB软件作出开环系统的波特图，奈奎斯特图；观察控制系统的开环频率特性，对控制系统的开环频率特性进行分析； 掌握MATLAB软件中simulink工具箱的使用；熟悉simulink中的 功能模块，学会使用simulink对系统进行建模；掌握simulink的仿真方法 二 实验原理 被控对象模型的建立 在线性系统理论中，一般常用的描述系统的数学模型形式有： （1）传递函数模型——有理多项式分式表达式 （2）传递函数模型——零极点增益表达式 状态空间模型（系统的内部模型） 这些模型之间都有着内在的联系，可以相互进行转换。 2、传递函数模型——有理多项式分式表达式 设系统的传递函数模型为 若已知系统的传递函数为： （1）对线性定常系统，式中s的系数均为常数，且an不等于零。 （2）这时系统在MATLAB中可以方便地由分子和分母各项系数构成的两个向量唯一地确定，这两个向量常用num和den表示。 num=[bm,bm-1,…,b1,b0] den=[an,an-1,…,a1,a0] （3）注意：它们都是按s的降幂进行排列的。分子应为m项，分母应为n项，若有空缺项（系数为零的项），在相应的位置补零。 （4）然后写上传递函数模型建立函数：sys=tf(num,den)。这个传递函数便在MATLAB平台中被建立，并可以在屏幕上显示出来。 3、环节串联、并联、反馈连接时等效的整体传递函数的求取 (1)串联 在MATLAB中求取整体传递函数的功能，采用如下的语句或函数 来实现。. G=G1*G2 G=series(G1,G2) [num,den]=series(num1,den1,num2,den2) （2）并联 两环节G1(s)与G2(s)并联，则等效的整体传递函数为 G(s)=G1(s)+G2(s) 在MATLAB中求取整体传递函数的功能，采用如下的语句或函数来实现。 ① G=G1+G2 ② G= parallel (G1,G2) ③ [num,den]= parallel (num1,den1,num2,den2) （3）反馈：feedback 则 在MATLAB中采用如下的语句或函数来求取闭环传递函数 ① G= feedback(G1,G2,sign) ② [num,den]=feedback(num1,den1,num2,den2,sign) G= cloop (G1, sign) [numc,denc]=cloop(num,den,sign) （这里，sign=1时采用正反馈；当sign= -1时采用负反馈；sign缺省时，默认为负反馈 二、MATLAB 6.5语言的特点及主要功能 （一）MATLAB的特点 MATLAＢ具备高性能的数值计算和可视化的科学工程计算功能，支持解释性语言输入，编程实现简单，具有丰富的数学函数功能支持。MATLAB允许与Ｃ、Fortran语言接口，其部件Simulink可以采用图形输入的方式来搭构所研究的系统。包含丰富的工具包，在系统仿真、数字信号处理、图形图像分析、数理统计、通信及自动控制领域得到广泛的应用。 MATLAB具有以下几个特点： 1．MATLAB编程的过程就是在编辑、编译、连接以及执行和调试之间作瀑布型的循环。Matlab语言与其它语言相比，较好地决了上述问题，把编辑、编译、连接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语意错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，可以说在编程和调试过程中它是一种比VB还要简单的语言。 2.运算符丰富。由于MATLAB是用C语言编写的，MATLAB提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用MATLAB的运算符将使程序变得极为简短。3.高级但简单的程序环境，与其它语言编写的程序结合和输入输出格式化数据的能力；MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。 4. 程序限制不严格，程序设计自由度大。例如，在MATLAB里，用