《MATLAB-语言及其应用》实验报告

1《MATLAB语言及其应用》实验报告实验指导老师：学院：电气与信息工程学院班级：自动化姓名：学号：学号：2《MATLAB语言及其应用》实验指导目录实验一Matlab使用方法和程序设计........................实验二控制系统的模型及其转换.............................实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析...........实验四动态仿真集成环境-Simulink.........................实验五直流电机自动调速系统控制器设计3实验一Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[12;34];B=[55;78];求A^2*BA=[12;34];B=[55;78];C=A^2*BC=105115229251（2）矩阵除法已知A=[123;456;789];B=[100;020;003];A\B,A/BA=[123;456;780];B=[100;020;003];4A\B,A/Bans=-1.77781.7778-0.33331.5556-1.55560.6667-0.11110.4444-0.3333ans=1.00001.00001.00004.00002.50002.00007.00004.00000（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.',A'A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];A.',A'ans=5.0000+1.0000i0+6.0000i2.0000-1.0000i4.00001.00009.0000-1.0000ians=5.0000-1.0000i0-6.0000i2.0000+1.0000i4.00001.00009.0000+1.0000i（4）使用冒号表达式选出指定元素已知：A=[123;456;789];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列A=[123;456;789];B=A(1:2,3)B=536B1=A(2:3,:)B1=456789B1=A(2:3,:)B1=456789B(:,4)=[]B=162351110976414153、多项式（1）求多项式42)(3xxxp的根p=[10-2-4];r=roots(p)r=2.0000-1.0000+1.0000i-1.0000-1.0000i（2）已知A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]，求矩阵A的特征多项式;把矩阵A作为未知数代入到多项式中；A=[1.2350.9;51.756;3901;1234];p=poly(A)p=1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.5500y=sym(A)6y=[6/5,3,5,9/10][5,17/10,5,6][3,9,0,1][1,2,3,4]4、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]t=0:0.01:2*pi;y=cos(t);plot(t,y);title('余弦函数y=cos(t)');x=0:0.01:2*pi;y=cos(x-0.25);plot(x,y)holdony=sin(x-0.5);plot(x,y)title('y=cos(t-0.25),y=sin(t-0.5)')75、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=0:0.01:4*pi;x1=10*sin(t);plot(t,x1,'-.r+');xlabel('X');ylabel('Y');gridontitle('x1=10sin(t)')legend('y',4)86、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+…+n2000时的最大n值；s=0;n=0;whiles2000;s=s+n;n=n+1;endmn=n-1mn=63（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。For循环function[y]=miqiuhe(n)y=0;x=0;for(i=0:n)x=2^i;y=y+x;endendy=miqiuhe(4)y=31While循环functiony=midehe(n)y=0;x=0;i=0;whilei=nx=2^i;y=y+x;i=i+1;endendy=miqiuhe(4)y=31（3）如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入y或Y时（表示是），x自动赋为1；当从键盘输入n或N时（表示否），x自动赋为0；输入其他字符时终止程序。str=input('输入字符：','s');输入字符：yifstr=='y'||str=='Y',x=1;elseifstr=='n'||str=='N',x=0;elseerror('终止程序');end,x9x=1str=input('输入字符：','s');输入字符：nifstr=='y'||str=='Y',x=1;elseifstr=='n'||str=='N',x=0;elseerror('终止程序');end,xx=0str=input('输入字符：','s');输入字符：cifstr=='y'||str=='Y',x=1;elseifstr=='n'||str=='N',x=0;elseerror('终止程序');end,x???终止程序实验二控制系统的模型及其转换一、实验目的1、掌握建立控制系统模型的函数及方法；2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数；3、熟悉控制系统模型的连接方法；4、掌握典型系统模型的生成方法。二、实验内容：1.控制系统模型1.1系统的模型为23324(2)(66)()(1)(325)sssGssssss试建立系统的传递函数模型。s=tf('s');G=4*(s+2)*(s^2+6*s+6)/s/(s+1)^3/(s^3+3*s^2+2*s+5)Transferfunction:4s^3+32s^2+72s+48-----------------------------------------------------s^7+6s^6+14s^5+21s^4+24s^3+17s^2+5s101.2已知单输入双输出系统的零极点模型3(12)4(5)(3)()(3)(4)(5)sssGssss建立系统的零极点模型。s=zpk('s');g=[3*(s+12);4*(s+5)*(s+3)]/((s+3)*(s+4)*(s+5))Zero/pole/gainfrominputtooutput...3(s+12)#1:-----------------(s+3)(s+4)(s+5)4(s+5)(s+3)#2:-----------------(s+3)(s+4)(s+5)1.3给定系统的状态空间表达式，2.81.40011.40000()()()1.80.31.40.61000.600()0001()xtxtutytxt建立系统的状态空间模型。a=[-2.8,-1.4,0,0;1.4,0,0,0;-1.8,-0.3,-0.4,-0.6;0,0,0.6,0];b=[1;0;1;0];c=[0,0,0,1];d=zeros(1,1);g=ss(a,b,c,d)a=x1x2x3x4x1-2.8-1.400x21.4000x3-1.8-0.3-0.4-0.6x4000.60b=u1x11x20x31x40c=x1x2x3x4y1000111d=u1y10Continuous-timemodel.2.控制系统模型的转换2.1将1.1的模型转换为零极点模型s=zpk('s');g=4*(s+2)*(s^2+6*s+6)/s/(s+1)^3/(s^3+3*s+2*s+5)Zero/pole/gain:4(s+2)(s+1.268)(s+4.732)--------------------------------------------s(s+1)^3(s+0.8688)(s^2-0.8688s+5.755)2.2将1.2的模型转换为状态空间模型s=zpk('s');g=3*(s+12);4*(s+5)*(s+3)/(s+3)*(s+4)*(s+5);G=ss(g)a=x1x2x11-12x201b=u1x10x2-2c=x1x2y11.50d=u1y10e=x1x2x101x200Continuous-timemodel.2.3将1.3的模型转换为零极点模型a=[-2.8,-1.4,0,0;1.4,0,0,0;-1.8,-0.3,-0.4,-0.6;0,0,0.6,0];c=[0,0,0,1];d=zeros(1,1);b=[1;0;1;0];c=[0,0,0,1];d=zeros(1,1);g=ss(a,b,c,d);g1=zpk(g)Zero/pole/gain:0.6(s^2+s+1.54)-----------------------------(s+1.4)^2(s^2+0.4s+0.36)3.控制系统模型的连接:12已知两个系统11111101012113xxuyxu2222201013114xxuyx求按串联、并联、系统2联接在反馈通道时的负反馈系统的状态方程。A1=[0,1;1,-2];b1=[1;1];c1=[1,3];d1=[0];G=ss(A1,b1,c1,d1);a2=[0,1;-1,-3];b2=[0;1];c2=[14];d2=[0];g2=ss(a2,b2,c2,d2);g3=g2*g1a=x1x2x3x4x5x6x1010000x2-1-30.57630.32620.60x300-0.2100x400-0.32-0.21.1040x50000-1.41x60000-3.109e-016-1.4b=u1x10x20x30x40x50x6113c=x1x2x3x4x5x6y1140000d=u1y10Continuous-timemodel.g4=g1+g2a=x1x2x3x4x5x6x1-0.210000x2-0.32-0.21.104000x300-1.4100x400-3.109e-016-1.400x5000001x60000-1-3b=u1x10x20x30x41x50x61c=x1x2x3x4x5x6y10.57630.32620.6014d=u1y10Continuous-timemodel.g5=feedback(g1,g2)a=x1x2x3x4x5x6x1-0.210000x2-0.32-0.21.10400140x300-1.4100x400-3.109e-016-1.4-1-4x5000001x60.57630.32620.60-1-