MATLAB仿真作业

Matlab语言及其在控制与仿真中的应用仿真实验与作业任课教师杨惠珍学生姓名项志杰班级11205-6学号2011200872a=rand(5,6)b=a(1,3)c=a(4,2)d=a(:,1)e=a(4,:)[i,j]=find(a0.5)运行结果：a=0.95010.76210.61540.40570.05790.20280.23110.45650.79190.93550.35290.19870.60680.01850.92180.91690.81320.60380.48600.82140.73820.41030.00990.27220.89130.44470.17630.89360.13890.1988b=0.6154c=0.8214d=0.95010.23110.60680.48600.8913e=0.48600.82140.73820.41030.00990.2722i=13514123423533j=11122333344456A=[1-1;25];I=eye(2,2);B=2*A^4-12*A^3+19*A^2-29*A+37*I;F=inv(B)运行结果：F=0.30430.0435-0.08700.1304symsx1x2x3tdiff_equ1='Dx1=-x1+x2';diff_equ2='Dx2=-4*x1+3*x2';diff_equ3='Dx3=-8*x1+8*x2-x3';[x1,x2,x3]=dsolve(diff_equ1,diff_equ2,diff_equ3,'t')运行结果：x1=exp(t)*(C2+C3*t)x2=exp(t)*(2*C2+2*C3*t+C3)x3=4*C2*exp(t)+4*C3*exp(t)*t+2*C3*exp(t)+exp(-t)*C1AA=[1-1;02];BB=[-34;10];CC=[13;-22];XX=lyap(AA,BB,-CC)运行结果：XX=02.00001.0000-1.0000t1=-10:0.01:10;t2=10:0.001:20;y1=-t1+5;y2=(1+t2).*sin(t2);plot(t1,y1);holdon;plot(t2,y2);holdoff运行结果：-10-505101520-20-15-10-505101520自定义函数建立一个lorenz.m文件：functiondx=lorenz(t,x)dx=zeros(3,1);dx(1)=-8*x(1)/3+x(2)*x(3);dx(2)=-10*x(2)+10*x(3);dx(3)=-x(1)*x(2)+28*x(2)-x(3);end求解如下：[t,x]=ode45(@lorenz,[0,100],[0;0;0.001]);figure(1)plot(t,x(:,1))figure(2)plot(t,x(:,2))figure(3)plot(t,x(:,3))figure(4)plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3))运行结果：010203040506070809010005101520253035404550x(1)与t关系0102030405060708090100-20-15-10-505101520x(2)与t关系0102030405060708090100-30-20-100102030x(3)与t关系01020304050-20-1001020-30-20-100102030三维轨迹A=[-110;0-1-3;-1-5-3];B=[00;10;01];C=[0-10];D=[1-5];sys1=ss(A,B,C,D);sys2=tf(sys1)运行结果：Transferfunctionfrominput1tooutput:s^3+4s^2-12s-18-----------------------s^3+5s^2-8s-15Transferfunctionfrominput2tooutput:-5s^3-25s^2+43s+78---------------------------s^3+5s^2-8s–15s=tf('s')Gc=0.48*(1+1/(1.814*s)+0.4353*s/(1+0.04353*s));G=10/(s+1)^3;s1=Gc*Gsys=feedback(s1,1)sys1=ss(sys)sys2=zpk(sys)运行结果：Transferfunction:sTransferfunction:4.169s^2+8.916s+4.8---------------------------------------------------------0.07896s^5+2.051s^4+5.679s^3+5.521s^2+1.814sTransferfunction:4.169s^2+8.916s+4.8--------------------------------------------------------------0.07896s^5+2.051s^4+5.679s^3+9.69s^2+10.73s+4.8a=x1x2x3x4x5x1-25.97-8.99-3.835-2.123-0.9498x280000x304000x400200x500010b=u1x12x20x30x40x50c=x1x2x3x4x5y1000.8250.88210.4749d=u1y10Continuous-timemodel.Zero/pole/gain:52.8(s^2+2.139s+1.151)----------------------------------------------------------(s+23.08)(s^2+2.136s+1.148)(s^2+0.7609s+2.294)g11=tf(0.1134,[1.784.481],'ioDelay',0.72);g12=tf(0.924,[2,071]);g21=tf(0.3378,[0.3611.091],'ioDelay',0.3);g22=tf(-0.318,[2.931],'ioDelay',1.29);G=[g11g12;g21g22];step(G)t=1:0.1:15;u1=1-exp(-t).*sin(3*t+1);u2=sin(t).*cos(t+2);u=[u1',u2'];lsim(G,u,t)运行结果：00.20.40.60.81From:In(1)To:Out(1)010203040-0.4-0.200.20.4To:Out(2)System:GI/O:In(1)toOut(2)Time(sec):30.4Amplitude:0.338From:In(2)010203040StepResponseTime(sec)Amplitude-1-0.500.511.5To:Out(1)2468101214-1-0.500.511.5To:Out(2)LinearSimulationResultsTime(sec)Amplitude实验2利用SIMULINK进行制导弹道仿真实验目的利用Simulink进行仿真建模，通过以鱼雷追踪目标的制导弹道仿真过程，初步掌握系统数学仿真方法。实验内容图5系统的结构框图其中目标模型为：cossinTTTTTTTTwXVYV式中，,,,TTTTWXY分别为目标弹道偏角、回旋角速度、纵向距离和侧向距离；假设：当20t时，(0)0.4TT弧度，目标做匀速运动；当20t时，0.1/Twrads，目标开始做回旋运动；其鱼雷模型为：5.80.193.6192.42515119.84cossinyryyryK-qr测量噪声-Z目标模型鱼雷模型arcZtgXψ式中，,,,,,,,ywrVmXeYe分别为鱼雷的侧滑角、回旋角速度、直舵角、航向角、弹道偏角、速度，地面坐标系中的X轴和Z轴坐标。Vm=25m/s。鱼雷与目标的相对距离为，,TTXXXeYZZe。q为地球视线角，q为雷体系中的提前角。操舵规律,0.5,10rKKr。终端脱靶量定义为22tfrXY鱼雷模型仿真初值为：(0)(0)(0)(0)(0)(0)0.25/ywrXeZeVmms。目标模型仿真初值为：(0)5/,(0)(0)1500,(0)0TTTTVmsXZmw实验步骤由图5所示的系统控制结构图可知，该系统大致可以分为三个部分：目标模型，鱼雷模型以及观察模块。1.根据目标模型和鱼雷模型的数学方程组，调用Simulink工具箱模块库中的所需模块建立目标模型和鱼雷模型。2.根据系统结构框图完成整个系统仿真模型的搭建，如图6所示。3.设置各模块的参数，并按照题目给定的初值条件设置好各模块的初值。4.设置仿真器的参数，这里选择起始时间为0s，终止时间为100s，变步长解法器ode45，最大步长为0.05，最小步长自动调整。5.对已经建立好的系统仿真模型进行运行调试，并对仿真结果进行分析。图6系统仿真模型结构图图7目标的弹道曲线图8鱼雷追踪曲线为了绘制绘制鱼雷跟踪弹道曲线，运行以下程序代码：plot(xe,ze)holdonplot(xt,zt)图9鱼雷跟踪弹道曲线实验结果分析由上图可以发现利用Simulink建立系统仿真模型可以实现鱼雷跟踪目标的功能，达到了预期的目的，验证了实验的正确性。与此同时，由图9可以发现鱼雷跟踪目标后还会继续运行，与实际情况并不相符，为了更好的绘制绘制鱼雷跟踪弹道曲线，仿真结构图中结合了stop模块用来使终端脱靶量即终端时刻所对应的最小距离22tfrxz,以给出仿真结束的时间停止仿真。通过反复的调试，观测工作空间tfr的值发现终端脱靶量不可能为零，最小为3.3左右。将tfr设置为小于等于3.3时绘制的鱼雷跟踪目标弹道曲线如图10所示。可见数学模型并不能完全深刻的描述出物理模型，所以仿真结果也与实际鱼雷弹道并不完全吻合，但作为一个仿真软件，在其精度允许范围内并不影响其仿真效果和实验的有效性和正确性。图10鱼雷跟踪弹道曲线