MATLAB-自动控制论文资料.doc

作者：王冠博 专业：自动化 学校：大连海洋大学 1.MATLAB简介 ⑴概述 MATLAB是由美国Mathworks公司推出的产品，1984年，Cleve Moler和John Little成立了Mathworks公司，在前期编写的求解线性方程的Fortran程序集的基础上，编写了接口程序，经过不断完善形成了MATLAB初始版本，1993年推出4.0版本，1997年推出5.0版本，2002年推出6.5版本。MATLAB是一种集数值计算、符号运算、可视化建模、仿真控制与图形、图像处理多功能于一体的软件，是科技工作者、工程技术人员常用的工具。 MATLAB辅以强大的工具箱，可应用于控制系统、信息处理、数据分析、通信系统、数理科学、生物信息、图形图像处理等若干领域。 ⑵MATLAB系统的窗口以及菜单简介 这里我们不介绍系统的安装，只介绍一下系统的窗口和菜单。MATLAB系统启动后，会自动展开主界面，如图，如果启动后不出现这种形式的界面，可以在主菜单View下拉菜单找到Defaut菜单项，单击后，恢复默认主界面窗口。主界面有三个子窗口，其中右边的是Command Window(命令窗口)，其作用是供系统程序执行结果输出以及用户与系统交互简单指令；左上子窗口有两个选项卡：Workspace是工作间，用于显示工作间的文件名称，另一个选项卡是显示文件路径；左下是显示系统运行时的命令信息，即Command History窗口所显示的内容。除此之外，还有重要的M文件编程窗口，在主菜单File下的子菜单New项，单击弹出。 ⑶M文件的种类及格式 MATLAB的文件统称M文件，分为文本文件、函数文件。文本文件程序是编写完成一项特定任务的程序代码；函数文件是为多次执行某一任务而编制的函数子程序，可以重复调用。文本文件程序编好后保存文件名filename，系统自动添加”.m”作为扩展名，保存后可以使用编程窗口中的Debug下来菜单中的Run命令执行该文件，执行结果在Command Window中显示出来。 函数文件第一行必须以function开头，保存文件名必须是函数名，系统自动添加”.m”作为其扩展名。下面是一个函数文件的例子。 function y=fun(x) y=x^2+sin(x) 保存文件名”fun”以后系统自动添加”.m”并显示”fun.m”。上面function是关键字，y是输出函数，fun是文件名，x为输入函数(变量)，利用函数文件定义的函数和系统的库函数一样可以随时调用。 MATALB的函数名可以是由字母、数字、下划线构成的字符串。其中，必须以字母开头，函数名不能是系统的关键字。 ⑷帮助系统 MATLAB提供了详细的帮助系统，通过主界面中Help项的下拉菜单中的Full Product FamilyHelp菜单项，可以得到完整的帮助系统信息；另外也可以在Command Window下键入：help+所需帮助的主题，回车后系统会在Command Window中弹出相应主题的帮助信息。 2.MATLAB在控制系统中的应用 ⑴用MATLAB建立传递函数模型 ①有理函数模型 线性系统的传递函数模型可一般地表示为： 将系统的分子和分母多项式的系数按降幂的方式以向量的形式输入给两个变量和，就可以轻易地将传递函数模型输入到MATLAB环境中。命令格式为： ; ; 在MATLAB控制系统工具箱中，定义了tf() 函数，它可由传递函数分子分母给出的变量构造出单个的传递函数对象。从而使得系统模型的输入和处理更加方便。该函数的调用格式为： G＝tf(num，den) 例1一个简单的传递函数模型: 可以由下面的命令输入到MATLAB工作空间中去。 num=[1,5]; den=[1,2,3,4,5]; G=tf(num,den) 运行结果： Transfer function: s + 5 ----------------------------- s^4 + 2 s^3 + 3 s^2 + 4 s + 5 这时对象G可以用来描述给定的传递函数模型,作为其它函数调用的变量。 例2一个稍微复杂一些的传递函数模型： 可以由下面的命令输入到MATLAB工作空间中去。 num=6*[1,5]; den=conv(conv([1,3,1],[1,3,1]),[1,6]); tf(num,den) 运行结果： Transfer function: 6 s + 30 ----------------------------------------- s^5 + 12 s^4 + 47 s^3 + 72 s^2 + 37 s + 6 其中conv()函数（标准的MATLAB函数） 将系统增益、零点和极点以向量的形