试验一Matlab介绍-控制科学与工程学系.PDF

目 录 第一部分 控制系统仿真基础知识及Matlab 在控制系统仿真中的应用 1 实验一 数学模型的转换 1 1.1. Matlab 符号数学介绍 1 1.2. 数学模型之间的转换8 1.2.1 传递函数转换为可控标准型8 1.2.2 传递函数转换为可观标准型 12 1.2.3 输入输出同阶次的处理方法 13 1.2.4 状态初值的通用求解方法 14 实验内容: 14 实验二 连续系统离散化 16 2.1 Matlab 基本函数 16 2.2 欧拉法 17 2.3 龙格－库塔法20 2.4 亚当斯－巴什福思（Adams-Bashforth ）22 2.5 预估－校正法22 2.6 状态转移法离散化23 2.7 连续系统传递函数到离散系统模型的转化23 实验内容：26 实验三 连续控制系统仿真27 3.1 面向闭环系统传递函数的数字仿真27 3.2 面向系统结构的数字仿真27 3.2.1 与信息流无关的仿真方法27 3.2.2 与信息流相关的仿真方法29 3.3 非线性环节仿真30 3.4 数字控制器仿真33 实验内容：33 第二部分 控制系统计算机辅助设计35 实验四 计算机辅助建立系统动态模型35 4.1 经典时域辨识法35 4.1.1 方波响应与阶跃响应之间的相互转换35 4.1.2 利用阶跃响应数据获得对象的低阶传递函数模型37 4.1.3 从响应曲线求对象的微分方程模型43 4.2 频域辨识方法45 4.2.1 由系统脉冲过渡函数计算频率特性45 4.2.2 Levy 法拟合系统的传递函数46 4.3 相关分析辨识系统脉冲响应函数52 4.3.1 相关函数的求取52 4.3.2 用伪随机信号辨识脉冲响应函数53 实验内容：55 实验五 控制系统计算机辅助分析与设计的频域方法56 5.1 传递函数的频率特性计算56 5.2 串联校正装置传递函数的计算58 实验内容：59 实验六 PID 控制器的计算机仿真与辅助设计60 6.1 连续系统PID 控制器仿真及设计60 6.2 数字PID 控制器仿真及设计64 实验内容：65 实验七 基于时域的线性控制系统计算机辅助设计66 6.1 极点配置66 6.2 具有线性二次型性能指标的最优控制器设计70 实验内容：71 综合实验73 综合实验示例73 实验内容：82 1 第一部分 控制系统仿真基础知识及Matlab 在控制系统