MATLAB仿真实验

1●题实验一Matlab基本操作一．实验目的：1．掌握矩阵和多项式构造和运算方法。2．能够用常用函数进行简单问题求解。3．能够进行Matlab数值运算。二．实验内容：1．用Matlab可以识别的格式输入下面两个矩阵A=49819323753175323321，B=345981243576224553328763441iii再求出它们的乘积矩阵C。2．解线性方程5432141097539108627810715675X=601514035144361363496243．设矩阵A=321212113，B=111012111，求⑴2A+B⑵42A-32B⑶AB⑷BA⑸AB-BA4．求解一元六次方程组36x+125x+44x+73x+8x+1=0的根5．求多项式36x+125x+44x+73x+8x+1被（x-3）(3x+5x)除后的结果6．设二阶矩阵A，B，X，满足X-2A=B-X，其中A=2112，B=0220，求矩阵X。●题实验二Matlab基本操作（二）一实验目的：1．掌握矩阵方程的构造和运算方法2．掌握基本Matlab控制语句3．学会使用Matlab绘图二实验内容1．求解下列线性方程，并进行解的验证：21323151122231592127x=01742、进行下列计算。（1）k=6322ii（2）求出y=x*sin(x)在0x100条件下的每个峰值。3、绘制下列图形。（1）sin(1/t),-1t1;（2）1-)7(cos3t4、已知系统闭环传递函数G（S），分析系统稳定性及单位脉冲、单位阶跃响应。22s43206s266)S(Gsssss23423●题实验三，控制系统数学模型及转化一，实验目的1，学会建立控制系统的各种数学模型及转化。2，使用Matlab求解系统闭环传递函数。二，实验内容1，用Matlab语言求下列系统的状态方程、传递函数、零极点和部分分式形式的模型参数，并分别写出其相应的数学模型表达式。⑴G（s）=245035102424723423sssssss⑵X.=25.125.025.225.275.15.025.4525.025.125.125.175.0125.05.0X+0224UY=[0202]X2，已知G1(S)=254122SSS,G2(S)=1762SSS分别求G1(S)与G2(S)的串，并联的传递函数，及反馈时的传函。（G1(S)为向前通道）3，知单位负反馈的开环传递函数为G(S)=]4)4)[(1(2342223SSSSSS⑴用MATLAB求系统闭环传递函数。⑵求闭环零极点。4，用MATLAB化简及计算系统闭环传递函数。3●实验四：控制系统的时域分析一、实验目的1、使用MATLAB分析系统的稳定性及稳态性能。2、分析系统的暂态性能并会计算暂态性能指标。二、实验内容1、已知系统的闭环传递函数为：38440014020200)(234SSGSSS，分析系统的稳定性，并求该系统的单位阶跃响应曲线。2、已知离散系统5.08.06.1)(22ZZZZZ，求该系统的单位阶跃响应曲线。3、控制系统的状态空间模型为：.3.2.1xxx=17120100010xxx321+u100xxxy321132，求该系统在[0，3]区间上的单位脉冲响应曲线。a)已知控制系统模型为：uxxxx10961021.2.1，xxy2111，求系统在y=sint时的响应。5、典型二阶系统如下所示:222()2nnnGsss4式中,n是自然频率(无阻尼振荡频率),是阻尼系数.要求绘制出当=0.5，n分别对2\4\6\8\10\12时系统的单位阶跃响应.三、思考题随着n的逐渐增大，系统的响应速度怎样变化？并从控制原理的角度给出合理的解释。●实验五：控制系统的根轨迹分析三，实验目的3、使用MATLAB绘制系统的根轨迹。4、通过根轨迹分析系统的性能。二、实验内容1、已知连续系统的开环传递函数为：32)152()(22SSKSGSS，确定系统开环零、极点的位置，并绘制带阻尼比和自然振荡频率栅格的根轨迹图。2、系统的开环传递函数为：)153()134()(22SSSKSGSS，绘制系统的根轨迹，确定当ξ=0.7时系统闭环极点的位置，并分析系统的性能。3.已知一个单位负反馈系统开环传递函数如下：试绘制系统闭环的根轨迹图，并在根轨迹图上任选一点，计算该点的增益K，以及所有的极点位置。4.设一高阶系统开环的传递函数为，试绘制该系统的零极点图及闭环的根轨迹图。三、思考题请简述从根轨迹图可分析系统的哪些性质？●实验六：控制系统的频域分析一，实验目的1、使用MATLAB绘制系统的伯德图、奈奎斯特图。2、计算系统的相角裕度和增益裕度。二、实验内容()(0.51)(41)kGssss32320.00010.02181.04369.3599()0.00060.02680.063656.2711sssGssss51、已知系统的开环传递函数为：14.01)(2SSGS，绘制系统的伯德图，并求系统的相角裕度和增益裕度。2、绘制系统32152)(22SSSGSS的奈奎斯特图。3．系统的闭环函数如下：请画出系统的幅频特性。4、已知系统的传递函数如下：当求K分别取1700和6300时，系统的极坐标频率特性图。5、已知系统开环传递函数)110)(11.0(22SSSG,用乃氏判据判断系统稳定性。●实验七：控制系统的校正一、实验目的1、了解根轨迹校正法的基本原理。2、使用频率分析法对系统进行相位超前、迟后、迟后-超前校正。二、实验内容1、单位反馈系统的开环传递函数为)12.0)(1()(sssksG，设计迟后校正装置，满足以下条件：开环增益K=8；相角裕度40。2、单位反馈系统被控对象传递函数为)1005.0)(101.0)(12.0(35)(0SSSSSG，PID调节器传递函数为SSSGC2.0103)(，比较校正前、后系统的频率特性和单位阶跃响应。3、单位反馈系统被控对象传递函数为)4)(1(5)(0SSSSG，现附加一零点和一极点，校正环节传递函数)95.4()2.1(94.5)(SSSGC,分析附加零、极点前后的频率特性。●实验八、综合练习一、解方程组。6x1+3x2+4x3=32()24ckGsss32()52100kGssss6-2x1+5x2+7x3=-48x1-4x2-3x3=-7二、求系统的传递函数，和闭环极点。2504__101.01.02ss8112.008.0s三、已知系统闭环传递函数939)(2sSGs，绘制其单位阶跃响应曲线，并计算其主要暂态性能指标。四、已知系统开环传递函数)1)(5.0)(2()(ssskSG，绘制系统根轨迹，并求临界稳定的k值。五、已知系统开环传递函数)10)(5)(12.0(50)(sssSG，绘制系统的伯德图，判断系统稳定，求系统的相角裕度和幅值裕度。★实验一Matlab基本操作（一）三．实验目的：4．掌握矩阵和多项式构造和运算方法。5．能够用常用函数进行简单问题求解。6．能够进行Matlab数值运算。四．实验内容：1、〉〉a=[1233;2357;1357;3239;1894];b=[1+4i43678;233554+2i;26+7i5342;189543];c=a*bc=1.0e+002*Columns1through40.1400+0.0400i0.5200+0.2100i0.51000.40000.2500+0.0800i1.0300+0.3500i1.03000.77000.2400+0.0400i0.9900+0.3500i1.00000.710070.2200+0.1200i1.0800+0.2100i1.11000.82000.3900+0.0400i1.1400+0.6300i1.08000.9300Columns5through60.41000.3100+0.0400i0.77000.5900+0.0600i0.70000.5100+0.0600i0.79000.6500+0.0400i0.99000.7000+0.1600i2、a=[57651;710872;681093;579104;12345];b=[2496;34136;36144;35140;1560];c=a\bc=1.00004.00001.00004.00001.00004.00001.00004.00001.00004.00003、a=[311;212;123];b=[11-1;2-10;1-11];2*a+bans=7316143374*a^2-3*b^2ans=422138401946403356a*bans=61-26-108-42b*aans=400410222a*b-b*aans=21-22-206-604、a=[31247081];roots(a)ans=-3.8230-0.5275+0.8497i-0.5275-0.8497i0.5007+0.6749i0.5007-0.6749i-0.123485、a=[31247081];b=[1-35-150];[qr]=deconv(a,b)q=32152r=0001035578816、a=[2-1;-12];b=[0-2;-20];x=a+0.5*bx=2-2-22★实验二Matlab基本操作（二）一实验目的：1．掌握矩阵方程的构造和运算方法2．掌握基本Matlab控制语句3．学会使用Matlab绘图二实验内容1、a=[721-2;9153-2;-2-2115;13213];b=[4;7;-1;0];x=a\bx=0.49790.14450.0629-0.0813a*xans=47-102、（1）i=2:63;mysum=sum(2.^i)mysum=1.8447e+019（2）y='x.*sin(x)';fplot(y,[0100]);min=fmin(y,0,100)min=54.99613（1）t=-1:0.02:1;y=sin(1./t);plot(t,y)（2）t=0:0.02:pi.*3;y=1-cos(7*t).^3;plot(t,y)94、a=[13422];b=[626620];roots(a)ans=-1.4734+1.0256i-1.4734-1.0256i-0.0266+0.7873i-0.0266-0.7873i因为无右根，故系统稳定。当单位脉冲输入时：[rpk]=residue(b,a);t=0:0.2:60;y1=r(1)*exp(p(1)*t)+r(2)*exp(p(2)*t)+r(3)*exp(p(3)*t)+r(4)*exp(p(4)*t);plot(t,y1)当输入单位阶跃函数时：a=[134220];b=[626620];[rpk]=residue(b,a);t=0:0.2:100;y2=r(1)*exp(p(1)*t)+r(2)*exp(p(2)*t)+r(3)*exp(p(3)*t)+r(4)*exp(p(4)*t)+r(5);plot(t,y2)10