控制工程基础 Matlab实验报告

《控制工程基础》课程实验报告

学院：机械与车辆学院

专业班级：

姓名：学号：

指导教师：时间：

实验一MATLAB应用基础

实验二控制系统的数学模型建立

实验三控制系统的分析与校正

中国·珠海

实验一MATLAB在控制系统中的应用

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

3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制

二、实验内容：

1、帮助命令

使用help命令，查找函数名的使用方法。

如sqrt（开方）函数，roots，bode，step，tf函数等

2、矩阵运算

（1）矩阵的乘法

A=[1 2 3;3 4 5 ]; B=[7 3 6;4 3 8]

A.*B

ans =

7 6 18

12 12 40

（2）矩阵的转置及共轭转置

A=[3-i,8+i,2;4,5*i,5+i]

A =

ans =

3.0000 - 1.0000i 8.0000 + 1.0000i 2.0000

4.0000 0 +

5.0000i 5.0000 + 1.0000i

>> A'

ans =

3.0000 + 1.0000i

4.0000

8.0000 - 1.0000i 0 - 5.0000i

2.0000 5.0000 - 1.0000i

（4）使用冒号选出指定元素

已知：A=[4 2 3 4;7 5 6 7;7 8 9 2];

求A中第4列前2个元素；A中所有列第1，2行的元素；方括号[]

用magic函数生成一个5阶魔术矩阵，删除该矩阵的第五列解：

>> A=[4 2 3 4;7 5 6 7;7 8 9 2]

A =

4 2 3 4

7 5 6 7

7 8 9 2

A(1:2,4)

ans =

4

7

A(1:2,:)

ans =

4 2 3 4

7 5 6 7

M=magic(5)

M =

17 24 1 8 15

23 5 7 14 16

4 6 13 20 22

10 12 19 21 3

11 18 25 2 9

>> sum(M)

ans =

65 65 65 65 65

>> M(:,1:4)

ans =

17 24 1 8

23 5 7 14

4 6 13 20

10 12 19 21

11 18 25 2

3、多项式

（1）求多项式p (x ) = x ^4−3x^2 +x+1的根

解：

>> p=[1 0 -2 -4]

p =

1 0 -

2 -4

>> roots(p)

ans =

2.0000

-1.0000 + 1.0000i

-1.0000 - 1.0000i

4.已知A=[0.2 7 3 1.9;5 1.7 5 6;4 9 0 9;3 2 7 3] ，求矩阵A的特征多项式;

求特征多项式中未知数为20时的值；

把矩阵A作为未知数代入到多项式中；

解：

>> A=[0.2 7 3 1.9;5 1.7 5 6;4 9 0 9;3 2 7 3]

A =

0.2000 7.0000 3.0000 1.9000

5.0000 1.7000 5.0000

6.0000

4.0000 9.0000 0 9.0000

3.0000 2.0000 7.0000 3.0000 >> poly(A)

ans =

1.0000 -4.9000 -166.6600 -586.0300 91.1200

>> polyval(ans,10)

ans =

-1.7335e+004

4、基本绘图命令

（1）绘制余弦曲线y=sin(t)’，t∈[0，2π]

解：

>> t=0:pi/100:2*pi;

>> y=sin(t)’

>> plot(t,y)

在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-1.5)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]

解：

t=0:pi/100:2*pi;

>> y1=sin(t-1.5);y2=cos(t-0.5);

>> plot(t,y1,t,y2)

实验二控制系统的数学模型建立

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、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

系统的模型为

G(S)=2(2S+1)(S^2+6)/S(2S+1)^3(S^3+S^2+1)

试建立系统的传递函数模型。

输入命令：>> num=conv([2 1],[1 0 6])

显示结果

num =

2 1 12 6

输入命令>> den=conv(conv(conv(conv([1 0],[2 1]),[2 1] ),[2 1]),[1 1 0 1]) 显示结果den =

8 20 18 15 13 6 1 0

输入命令

>> tf(num,den)

显示结果Transfer function:

2 s^

3 + s^2 + 12 s + 6

-----------------------------------------------------

8 s^7 + 20 s^6 + 18 s^5 + 15 s^4 + 13 s^3 + 6 s^2 + s

2. 控制系统模型的转换将模型转换为零极点模型

解输入命令：>> zpk(tf(num,den) )

>> zpk(tf(num,den) )