Matlab与系统仿真-大纲
《MATLAB编程与系统仿真》课程设计报告书
《MATLAB编程与系统仿真》课程考核说明1、考核方式及考核时间综合性仿真及报告书(60%)+实验成绩(30%)+平时成绩（10%），其中实验成绩包括实验和报告。
《MATLAB编程与系统仿真》课程是一门实践性比较强的课程，采用传统的试卷考核方式无法体现学生对MATLAB的掌握和应用程度、程序调试能力等。
鉴于此情况，本课程考核以“综合性仿真及报告书+实验成绩+平时成绩“形式进行，综合性仿真考核学生对MATLAB编程语言的掌握程度和运用MATLAB 解决实际问题的能力，并通过报告书的撰写锻炼学生科技文档写作能力。
考核内容及要求见附件1。
考核时间：程序电子档及纸质报告书提交截止时间为第12周星期三12:00。
2、评分标准：报告各项目认真填写，仿真结果正确，具有清晰的设计思路及仿真结果分析。
(90-100)报告各项目认真填写，仿真结果基本正确，具有较为清晰的设计思路并对仿真结果进行了较为清晰的分析。
(80-89)报告各项目认真填写，设计思路正确，能得到仿真结果。
(70-79)报告进行为较为认真的填写，有设计思路。
(60-69)报告有未完成项或各项填写不属实或他人代做或抄袭。
(<60)注：所提交的材料包括报告书和完成的程序源代码，若报告书或程序源代码出现雷同，以0分计。
（报告格式见附件2）课程主讲教师：教研室：信息科学与工程学院：附件1考核内容及要求1、每个学生以自己的学号建立子文件夹，所有程序、数据均放入该子文件夹中；2、共三个题目分别为题目A，题目B，题目C， i=1:11学号后两位为 (i-1)*3+1 的同学完成题目A学号后两位为 (i-1)*3+2 的同学完成题目B学号后两位为 (i-1)*3+3 的同学完成题目C3、编写一个脚本主程序命名为：Amain.m(题目B用Bmain.m,以此类推)调用其它的函数完成全部要求功能；其余函数或数据文件的命名以A字母开始后接自己学号的后10位再加上一个一位的序号，如学号为631206040101的同学，除主程序之外另有两个文件（函数或数据文件），则分别命名为A12060401011和A12060401012；题目A随机生成n个(0,1)之间的数,学号为单数的同学将大于等于0.5的变为1,小于0.5的变为0得到一个n位的01序列(n取你学号的后三位所组成的整数)并对对生成的序列加奇校验码；学号为偶数的同学将大于0.4小于0.6的数的变为1,其余的变为0得到一个n位的01序列(n 取你学号的后三位所组成的整数) 并对生成的序列加偶校验码；假设1个符号的持续时间Tb=0.001s，载波1频率为5KHz，载波2频率为10KHz，试对生成的随机01序列进行2FSK 调制，并在同一图形界面上画出调制信号，已调波形（前10个二进制位）及调制之后功率谱图；设计两个带通滤波器将上述生成的2FSK信号分解成两个2ASK信号，并分别画出信号波形（前10个二进制位）。
matlab_simulink电力系统建模与仿真大纲
matlab_simulink电力系统建模与仿真大纲标题：MATLAB Simulink电力系统建模与仿真大纲正文：一、引言电力系统的建模与仿真是电气工程中的重要内容之一。
通过使用MATLAB Simulink工具，可以方便快捷地进行电力系统的建模与仿真，以评估系统性能、优化控制策略等。
本文将介绍电力系统建模与仿真的大纲，以帮助读者了解该领域的基本知识和相关技术。
二、电力系统建模1.电力系统概述：介绍电力系统的基本概念和组成部分，包括发电机、变压器、传输线路和负荷等。
2.电力系统参数：讲解电力系统中常用的参数，如电压、电流、功率等，并介绍如何进行测量和计算。
3.母线和节点建模：介绍母线和节点的概念，并详细说明如何进行建模和连接。
4.发电机建模：介绍发电机的建模方法，包括动态模型和静态模型。
5.变压器建模：讲解变压器的建模方法，包括理想变压器模型和实际变压器模型。
6.传输线路建模：介绍传输线路的建模方法，包括电气距离模型和传输线模型。
7.负荷建模：讲解负荷的建模方法，包括恒阻抗负荷模型和恒功率负荷模型。
三、电力系统仿真1.仿真模型的构建：介绍如何在MATLAB Simulink中构建电力系统仿真模型，包括模块的选择和参数的配置。
2.仿真参数的设置：讲解仿真参数的设置，包括仿真时间、步长等。
3.仿真结果的分析：说明如何对仿真结果进行分析，包括波形显示、频谱分析等。
4.仿真案例：通过几个典型的电力系统案例，演示如何进行建模和仿真，以及如何分析仿真结果。
四、总结本文简要介绍了MATLAB Simulink电力系统建模与仿真的大纲。
通过学习和实践，读者可以掌握电力系统建模与仿真的基本方法和技巧，并应用于实际工程中。
希望本文能为读者提供有益的指导，进一步探索和研究电力系统领域。
利用Matlab进行模拟和实时系统仿真的指南
利用Matlab进行模拟和实时系统仿真的指南引言Matlab是一种强大的数学计算和仿真软件，广泛应用于科学研究、工程设计、数据分析等领域。
本文将为大家介绍如何使用Matlab进行模拟和实时系统仿真，帮助读者快速上手并取得良好的仿真效果。
一、Matlab的基本介绍1. Matlab的特点和优势Matlab具有易学易用、功能强大、成熟稳定的特点，可以进行高效的数值计算、绘图和数据处理。
通过Matlab，用户可以快速实现各类算法和模型，并进行可视化演示。
2. Matlab的基本操作和界面介绍Matlab的界面分为命令窗口、编辑器窗口、变量窗口和绘图窗口等区域，用户可以在不同窗口之间切换，并通过命令行输入相关指令进行计算和操作。
Matlab的操作类似于一种交互式的编程语言，用户可以通过函数和脚本来实现相应的功能。
二、Matlab的模拟仿真工具1. Matlab的Simulink工具Simulink是Matlab中的一个重要模块，用于图形化建模和仿真系统。
通过Simulink，用户可以使用图形化界面拖拽各类模块，建立复杂的系统模型，并进行仿真分析。
2. Simulink的使用方法用户可以通过拖拽不同的模块进行系统的建模，如信号源、控制器、传感器等，并通过参数设置实现相应功能。
Simulink还提供了丰富的仿真工具，例如时域仿真、频域分析等，帮助用户更好地理解系统性能。
三、Matlab的实时仿真工具1. Matlab的Real-Time Workshop工具Real-Time Workshop是Matlab中用于生成实时代码的工具，这使得用户可以将建立的仿真模型直接部署到硬件平台上进行实时控制。
2. Real-Time Workshop的使用方法用户可以通过将Simulink中的模型进行编译和配置，生成适用于不同硬件平台的实时代码。
通过这种方式，用户可以在硬件平台上实现实时控制，进行闭环仿真等应用。
四、案例分析1. 汽车倒车雷达系统仿真以汽车倒车雷达系统为例，介绍如何使用Matlab进行仿真。
matlab系统仿真
第七章系统仿真的MATLAB实现由于计算机技术的高速发展，我们可以借助计算机完成系统的数字仿真。
综前所述，数字仿真实质上是根据被研究的真实系统的模型，利用计算机进行实验研究的一种方法。
仿真的主要过程是：建立模型、仿真运行和分析研究仿真结果。
仿真运行就是借助一定的算法，获得系统的有关信息。
MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络和图像处理等学科的处理功能于一体，具有极高的编程效率。
MATLAB是一个高度集成的系统，MATLAB提供的Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，能够在连续时间域、离散时间域或者两者的混合时间域里进行建模，它同样支持具有多种采样速率的系统。
在过去几年里，Simulink已经成为数学和工业应用中对动态系统进行建模时使用得最为广泛的软件包。
MATLAB仿真有两种途径：（1）MATLAB可以在SIMULINK窗口上进行面向系统结构方框图的系统仿真；（2）用户可以在MATLAB的COMMAND窗口下，用运行m文件，调用指令和各种用于系统仿真的函数，进行系统仿真。
这两种方式可解决任意复杂系统的动态仿真问题，前者编辑灵活，而后者直观性强，实现可视化编辑。
下面介绍在MATLAB上实现几类基本仿真。
7.1 计算机仿真的步骤在学习计算机仿真以前，让我们先总结一下计算机仿真的步骤。
计算机仿真，概括地说是一个“建模—实验—分析”的过程，即仿真不单纯是对模型的实验，还包括从建模到实验再到分析的全过程。
因此进行一次完整的计算机仿真应包括以下步骤：（1）列举并列项目每一项研究都应从说明问题开始，问题由决策者提供或由熟悉问题的分析者提供。
（2）设置目标及完整的项目计划目标表示仿真要回答的问题、系统方案的说明。
项目计划包括人数、研究费用以及每一阶段工作所需时间。
（3）建立模型和收集数据模型和实际系统没有必要一一对应，模型只需描述实际系统的本质或者描述系统中所研究部分的本质。
学习使用MATLABSimulink进行系统仿真
学习使用MATLABSimulink进行系统仿真【第一章：引言】在如今数字化时代，仿真已成为系统设计与优化的重要工具。
系统仿真能够帮助工程师在产品开发的早期阶段快速验证设计，预测产品性能，并提供有关系统行为的深入洞察。
由于其易用性和广泛应用领域，MATLABSimulink成为了工程界最受欢迎的仿真工具之一。
本文将介绍如何学习使用MATLABSimulink进行系统仿真，并强调其专业性。
【第二章：MATLABSimulink概览】MATLABSimulink是一个具有图形化界面的仿真环境，可用于建模、仿真和分析各种复杂动态系统。
它使用块状图形表示系统的组成部分，并通过连接输入和输出端口模拟系统的行为。
用户可以通过简单拖拽和连接块状元件来构建仿真模型，并通过调整参数和设置仿真参数来进行模拟分析。
【第三章：基本建模技巧】在使用MATLABSimulink进行系统仿真之前，掌握基本的建模技巧至关重要。
首先，需要熟悉各种块状元件的功能和用途，例如传感器、执行器、逻辑运算器等。
其次，理解信号流和数据流的概念，以及如何在模型中正确地引导信号传递和数据流动。
最后，学习使用条件语句、循环语句等控制结构来实现特定的仿真逻辑。
【第四章：系统模型的构建】在使用MATLABSimulink进行系统仿真时，首先需要根据实际系统的需求和特点进行系统模型的构建。
这包括确定系统的输入和输出，以及分析系统的功能和性能要求。
然后，使用块状元件将系统的各个组成部分建模，并建立各个组件之间的联系和依赖关系。
在构建模型的过程中，要注意选择恰当的块状元件和参数设置，以确保模型的合理性和可靠性。
【第五章：仿真参数设置与分析】为了获得准确且可靠的仿真结果，需要合理设置仿真参数。
常见的仿真参数包括仿真时间、步长和求解器类型等。
仿真时间应根据系统的实际运行时间确定，步长要足够小以保证仿真的精度，而求解器类型则根据系统的特点选择。
完成仿真后，还需要对仿真结果进行分析，以评估系统的性能和进行优化调整。
MatlabSimulink系统建模和仿真
图：电容的充电、放电过程的仿真结果。在充电仿真中，输出信号 为系统的零状态响应。在放电过程仿真中，输出信号为系统的零输 入响应。 如果要仿真系统输入信号为任意函数的情况，只需要修改仿 真程序中的输入信号设臵即可。
“实例2.3”单摆运动过程的建模和仿真。 （1）单摆的数学模型 设单摆摆线的固定长度为l ，摆线的质量忽略不计，摆锤质 量为m ，重力加速度为g ，设系统的初始时刻为t=0 ，在任 意 t 0 时刻摆锤的线速度为v(t) ，角速度为 w(t ) ，角位移 为 (t ) 。以单摆的固定位臵为坐标原点建立直角坐标系， 水平方向为x 轴方向。如下图所示。
图：电容的充电电路以及等价系统
（1）数学分析
首先根据网络拓扑和元件伏安特性建立该电路方程组
dy (t ) i (t ) C dt
dy (t ) 1 1 x(t ) y (t ) dt RC RC
y(t ) x(t ) Ri (t )
并化简得
该方程也称为系统的状态方程。在方程中，变量y 代表电 容两端的电压，是电容储能的函数。本例中它既是系统的 状态变量，又是系统的输出变量。
7.1 Matlab编程仿真的方法
7.1.1 概述 通过编程的形式建立计算机仿真模型是最基本的 计算机建模方法。Matlab编程仿真过程就是用编 写脚本文件或函数文件来描述数学模型，并实现 计算机数值求解的过程。 我们把外界对系统产生作用的物理量称为输入 信号或激励，把由于系统内部储存的能量称为系 统的状态，而将系统对外界的作用物理量称为系 统的输出信号或响应。
图：模拟真实示波器显示的调幅仿真波形，仿真中考虑了输 入信号与示波器扫描不同步，载波相位噪声以及加性信道噪 声的影响
7.1.3 连续动态系统的Matlab编程仿真 7.1.3.1 几个实例
系统仿真技术 教学大纲
系统仿真技术一、课程说明课程编号：090115Z10课程名称：系统仿真技术/ System Simulation Technology课程类别：专业课学时/学分：32/2 （其中实验学时：12）先修课程：线性代数、自动控制理论适用专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、智能科学与技术教材、教学参考书：1.薛定宇. 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用(第2版). 北京：清华大学出版社. 2011年；2.孙亮. MATLAB语言与控制系统仿真. 北京：北京工业大学出版社.2006年；3.黄向华.控制系统仿真. 北京：北京航空航天大学出版社.2008年4. 吴健珍. 控制系统CAD与数字仿真. 北京：清华大学出版社. 2014年5. 刘兴堂.现代系统建模与仿真技术.西安：西北工业大学出版社. 2011年二、课程设置的目的意义系统仿真技术课程是为自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、智能科学与技术等专业设立的拓展知识体系的专业限选课，课程的设置目的是让学生通过学习系统仿真技术这门交叉学科的课程，了解控制系统中的仿真问题，掌握控制系统仿真的基本概念以及基本方法，掌握MATLAB语言编程对控制系统进行仿真，能够熟练应用仿真技术对控制系统进行分析与综合，为今后从事自动控制系统设计打下基础。
三、课程的基本要求知识：掌握计算机仿真的基本概念，系统仿真的实现方法，MATLAB使用方法和编程技巧，系统仿真所必要的数值计算方法，图形界面仿真工具，以Simulink为主要工具掌握系统仿真方法与技巧等知识。
学会从控制系统的性能要求出发进行系统建模，建立控制系统仿真模型设计的基本思维方式，更加系统的性能指标要求，利用系统仿真的基本方法对控制系统进行分析与综合，形成系统－模型-仿真的基本知识结构。
能力：从应用的角度提出控制系统的仿真方法，将自动控制理论的知识用于解决系统建模的工程问题；用数学工具和计算机仿真进行系统模型的分析，培养解决复杂工程问题的能力；掌握最基本的仿真系统设计理念，针对具体问题提出有效的解决方案，提高进行控制系统仿真的能力；在自动化、计算机交叉知识的讨论中培养创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力；素质：建立工程系统仿真－验证-设计的观念，通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质，建立自动控制系统的性能综合分析及仿真验证的思维模式，提升理解工程管理与设计的基本素质。
第四章 根轨迹法 matlab simulink与控制系统仿真 第三版 课件
二、根轨迹对称于实轴
闭环极点为 实数→在实轴上 复数→共轭→对称于实轴
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28
三、根轨迹的起点与终点
起于开环极点，终于开环零点。
由根轨迹方程有：
m
i 1 n
(s (s
zi ) pi)
1 K*
i1
29
起点 K* 0 → spi 0→ s pi
终点 K* → szi 0 → s zi
n
1
m
1
i1 dpi j1 dzj
z 式中： j 为各开环零点的数值；
p i 为各开环极点的数值。
50
例4－6
•已知系统的开环传递函数
G(s)H(s) K*(s1) s23s3.25
试求闭环系统的根轨迹分离点坐标d，并概 略绘制出根轨迹图。
51
解：根据系统开环传递函数求出开环极点
p 1 1 .5j1 ,p 2 1 .5j1
• 在实际应用中，用相角方程绘制根轨迹， 而模值方程主要用来确定已知根轨迹上某一点
的 K * 值。
20
例4-1
已知系统的开环传递函数 G (s)H (s)2K/(s2)2
试证明复平面上点 s1 2j4 ,s2 2j4 是该系统的闭环极点。
证明： 该系统的开环极点 p1 2, p2 2
若系统闭环极点为 s1 , s2
分离角计算公式
d1 l[2 (k1)π jm 1
n
dzj dsi]
il1
（4-45）
56
式中：
d 为分离点坐标；
z j为开环零点； si为当 kkd时，l除 个重极点外 其他 nl个非重根。
所谓会合角是指根轨迹进入重极点处 的切线与实轴正方向的夹角。
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《Matlab与系统仿真》教学大纲
课程编号：071483B
课程类型：□通识教育必修课□通识教育选修课
□专业必修课 专业选修课
□学科基础课
总学时： 48 讲课学时：32 实验（上机）学时：16 学分：3
适用对象：信息管理与信息系统
先修课程：程序设计基础与应用
一、教学目标（黑体，小四号字）
《Matlab与系统仿真》课程是一门重要的计算机仿真语言课程。
其主要任务是使学生学习MATLAB中的矩阵运算、多项式处理、控制语句、绘制二维、三维图形和一些常用函数及工具箱等；实验课是本课程重要的教学环节，其目的是使学生掌握MATLAB的基本编程技巧，熟练地编写MATLAB程序；熟悉SimuLink 仿真的基本方法和元件构成；了解MATLAB符号运算工具箱的使用方法，使学生具备一定的使用MATLAB语言进行编程和仿真的能力
二、教学内容及其与毕业要求的对应关系（黑体，小四号字）
学生在本门课程中应学会以下内容：
1. 掌握MATLAB工作环境，掌握如何添加删除工作路径，修改顺序，熟悉一般搜索顺序，掌握菜单栏、工具栏，熟悉MATLAB管理系统常用指令。
2.掌握矩阵的产生、操作和运算，熟悉时间函数，掌握数学函数、逻辑函数all， any，find等，能够利用库函数，编写简单的MATLAB程序
三、各教学环节学时分配（黑体，小四号字）
教学课时分配
四、教学内容（黑体，小四号字）
讲授部分：
第一章 Matlab基础
本章主要介绍Matlab软件的发展历史、MATLAB的基本情况及学习Matlab 的意义。
并熟悉Matlab的基本功能、运行环境。
通过本章学习，要求学生：了解Matlab的功能和特点，对Matlab软件有基本的认识；熟悉Matlab的菜单、工具栏和通用操作界面，掌握Matlab帮助文件的使用；掌握Matlab的环境设置及Matlab中常用标点符号的功能。
重点：Matlab的菜单、工具栏、通用操作界面和帮助文件的使用；Matlab 的环境设置及Matlab中常用标点符号的功能。
难点：Matlab的菜单、工具栏和通用操作界面；Matlab帮助文件的使用。
第二章数据结构及其运算
本章主要介绍Matlab的变量和数据的基本计算方法，讨论矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取；多项式的求值、求根和部分分式展开及多项式的乘除法和微积分等内容。
通过本章学习，要求学生：了解Matlab的数据类型；掌握矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；掌握多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分；熟悉元胞数组和结构数组的建立与使用。
重点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；多项式的求值、求根和部分分式展开的方法及多项式的乘除法和微积分。
难点：矩阵的建立、矩阵元素的输入与提取，矩阵的计算；元胞数组和结构数组的建立与使用。
第三章数据的可视化
本章主要介绍Matlab二维曲线的绘制，三维图形的绘制，特殊图形的绘制，对话框，用户图形界面设计等内容。
通过本章学习，要求学生：掌握Matlab的基本绘图命令及绘制曲线的一般方法；理解交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；掌握用户图形界面设计的一般方法；了解特殊图形的绘制及图形窗口的功能
重点：用户图形界面设计的一般方法。
难点：交互式图形命令，立体图形与图轴的控制，图形对象属性的获取和设置；用户图形界面设计的一般方法。
第四章 Matlab程序设计
本章主要介绍Matlab程序流程控制、M函数文件的设计及意义、函数调用和参数传递等内容。
通过本章学习，要求学生：掌握M文本编辑器的使用、流程
控制语句的功能与使用；掌握M函数的设计、函数调用与参数传递；了解M文件性能优化与加速及得用泛函命令进行数值分析的方法。
重点：掌握M文本编辑器的使用、流程控制语句的功能与使用；掌握M函数的设计、函数调用与参数传递。
难点：掌握M函数的设计、函数调用与参数传递。
第五章数值计算
本章主要介绍数值计算中的线性代数的各种分解计算、函数分析、数据拟合、插值和样条和常微分方程的数值解。
通过本章学习，要求学生：掌握矩阵分解方法，掌握数据拟合、插值和样条。
重点：掌握数据拟合、插值和样条。
难点：掌握数据拟合、插值和样条。
第六章 Matlab的符号计算
本章主要介绍符号表达式的建立，符号表达式的代数运算、符号表达式的化简、符号表达式的替换、符号极限、微积分和级数求和、符号方程求解和符号积分变换等内容。
通过本章学习，要求学生：掌握符号变量和符号表达式的创建；掌握符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换；掌握符号极限、符号微分和级数求和；了解符号方程的求解及符号函数的可视化。
重点：符号表达式的代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。
难点：符号表达式代数运算、符号对象与数值对象的转换、符号表达式的化简和替换。
第七章 Simulink仿真环境
本章主要介绍Simulink模型建立、复杂系统仿真与分析、子系统与封装等内容。
通过本章学习，要求学生：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装；了解以Simulink为基础的模块工具箱。
重点：掌握Simulink文件操作和模型窗口界面的操作和系统的仿真与分析；掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。
难点：掌握建立子系统的方法、条件执行子系统的使用和子系统的封装。
实验教学部分
各实验结合各章内容，在相应的理论教学进行完后开出。
通过实验，要求学生：使学生掌握Matlab在线帮助功能的使用、熟悉Matlab 运行环境和Matlab语言的主要特点。
掌握Matlab语言的基本语法规则及基本操作命令的使用。
掌握应用Matlab实现二维和三维图形的绘制方法。
学会M文件的建立和使用方法。
具有使用Matlab语言编程和调试的能力。
掌握Simulink的使用。
掌握Matlab在控制系统中的应用。
基本实验内容：
实验一 Matlab程序集成环境使用与基本操作命令练习
实验二 Matlab数据结构及其运算练习
实验三 Matlab图形系统练习
实验四 Matlab数值计算与程序设计练习
实验五 Simulink 基本操作练习
实验六 Matlab应用实验练习
五、考核方式、成绩评定（黑体，小四号字）
平时成绩10%（点名+课堂表现）+实验30%+期末考试60%。
六、主要参考书及其他内容
使用教材：王海英. 控制系统的Matlab仿真与设计. 北京：高等教育出版社，2009
参考教材：
1、郑阿奇主编. Matlab实用教程（第2版）.北京：电子工业出版社，2007
2、吴晓燕主编. Matlab在自动控制中的应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2006
3、飞思科技新产品中心主编. Matlab7基础提高. 北京：电子工业出版社， 2005
4、张德喜主编. Matlab语言程序设计教程. 北京：中国铁道出版社，2006
5、王燕：《应用时间序列分析》，中国人民大学出版社，2008 年（第2版）。
执笔人：尚华艳教研室主任：系教学主任审核签名：。