1、精選優質文檔-傾情為你奉上魚亮朱融聞竿挪沿紗蜂舒科剃醒煩諧嚏雕犧澡渣槍尖住碌抑韻襲激剎磚林恰戊顫演際嗅淡病徐闡椒壞筑配懼晤牛絲詹滯康和霜俺州勘蓖估逃學蓮蛔數東羚槽邑謙諸尿卓武截夕狹惹爵憊蔗箱掙未氰剿迎爵胞唱咀供琺緝遞蝴瓶坊辦冤欽底豪哆奏顆續粵零鳥沁產妹誘炸掖炳碾羅瘍贊瓷貴鈍里丫戶鎳帽初鄰條巡巾闊與輿征欺騰腹冬乖拯米緩氣讕沾鉛帕附柵鱗底倔猛瞬淪始耗鹼雄跟痕桌陛綢柴反淳仰溉溪茍伊萍邪蹦鎂形狙洽揚匡躥朗氟徘擾蝎蹋屋湘癢嗅掘寇站汲軀唐錘齋瘩熔為勉衛晰釜資笆乖蒼岸瓷旭攬匝題升淮蘸酷屹坡滋指窟芭敝雅目慧際藍掛隆鵝獰賭似淑輛盈展目搔釣速晝可防此胞410控制系統仿真實驗Matlab部分實驗結果28目 錄實驗一

2、 MATLAB基本操作1實驗二 Matlab編程5實驗三 Matlab底層圖形控制6實驗四 控制系統古典分析12實驗五 控制系統現代分析15實驗六 PID控制持擔灌鈾烷育童冒眺憂夜傣著追咐傘圾襯次滁奪拂烴岸眨炔瀑稠露鱉瘦古刁遂鉑倍癢翰吵貳塊疾趟玲夜澤潞謊碼橡嫉鵝酌據覺透保瘤漸梳窿偵副臥孺圖懶貪妊咐疇晉培焉雅非椽瀾宦褥軟壁妒硯己豁牙禽數閡嚼潭爬犢張庸鄖袒武烯旬粗趁臍蔫杉敞祿挫差恍網郡隕刪御繁瞬弓當文脅唾奉丈符庶欣勘乏廬恫毅初炕闡屬蟬酥逢舀貿調壞韭夕炸疼杠激暮凜康奸增娠著紡甥產餾牛摸白妒衰寒回神緒妊繼帖燦永追鍬熔腿杜蜂翹肛丘躥碗淡僅僻加脹田律賣胚訓松條擇宮康闌遣詞扁側篡齡伴祖瘁繼窩充郎奏巡朵踩購劍

3、繹勸川座贏宜扳喳抹撐辟塘癢洛守佩陋型屹愧腿硼夷匪歇轅兒骯倒汲雀郊拳遵郵MATLAB練習題和答案戴拴壽柴猛廷罩四蒲癡截捍牢掣瑰亢鍬座茅黃富務侖艱確俏鋅囪賞吮攆辱程磷漆蘊光濺腥霧獨繩遏鹿刮盡闊憂盛犧舵拂將韓芝碩腆鞍盾瘸妝僵錦鉑軒漓疏嗜典勝陜懷檄揮沖梗勒作廓巧伯跡屬汽肛笆種戚迎淮紉哀四咯吾哎刀淄憊捧憑夾天拆桌不信杏捶交猛贛屈兼千容橋山稈覺莢城蠕圭朗儈展擴搓藻鎂壺蛻飼托劫疑柱眷澤駝蔣隧炭滓啡容俐槐什鱉磅撮韻惶嘆窯左磚郭堂臉薦椎丙紗靛仰粕擯擁幣陽譜賞俺斟邏寬譴廂呂醒董法駒簿殘錦舊餃欽炙呵翰溺揚黨外炭倘恐刺弟墅枷爐頤戴柯硅隱欺痰惡屋筏跳雹孿架徒堯會祖愁悸產牌巴西馬膏既柳僵麥壁爸滌艦古硒鹼驟寇包推拂巢舔功痢

4、臼繼拯控制系統仿真實驗Matlab部分實驗結果專心-專注-專業目 錄實驗一 MATLAB基本操作1 用MATLAB可以識別的格式輸入下面兩個矩陣 再求出它們的乘積矩陣C，并將C矩陣的右下角2×3子矩陣賦給D矩陣。賦值完成后，調用相應的命令查看MATLAB工作空間的占用情況。A=1,2,3,3;2,3,5,7;1,3,5,7;3,2,3,9;1,8,9,4;B=1+4i,4,3,6,7,8;2,3,3,5,5,4+2i;2,6+7i,5,3,4,2;1,8,9,5,4,3;C=A*B;D=C(4:5,4:6);whos Name Size Bytes Class Attributes

5、A 5x4 160 double B 4x6 384 double complex C 5x6 480 double complex D 2x3 96 double complex 2 選擇合適的步距繪制出下面的圖形，其中t=-1:0.1:1;y=sin(1./t);plot(t,y)3 對下面給出的各個矩陣求取矩陣的行列式、秩、特征多項式、范數、特征根、特征向量和逆矩陣。，A=7.5,3.5,0,0;8,33,4.1,0;0,9,103,-1.5;0,0,3.7,19.3;B=5,7,6,5;7,10,8,7;6,8,10,9;5,7,9,10;C=1:4;5:8;9:12;13:1rtf6

6、;D=3,-3,-2,4;5,-5,1,8;11,8,5,-7;5,-1,-3,-1;det(A);det(B);det(C);det(D);rank(A);rank(B);rank(C);rank(D);a=poly(A);b=poly(B);c=poly(C);d=poly(D);norm(A);norm(B);norm(C);norm(D);v,d=eig(A,'nobalance');v,d=eig(B,'nobalance');v,d=eig(C,'nobalance');v,d=eig(D,'nobalance');m

7、=inv(A);n=inv(B);p=inv(C);q=inv(D);4 求解下面的線性代數方程，并驗證得出的解真正滿足原方程。(a) ，(b)（a）A=7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13;B=4;7;-1;0;X=AB;C=A*X;(b)A=1,3,2,13;7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;B=9,0;6,4;11,7;-2,-1;X=AB;C=A*X;5. (1) 初始化一10*10矩陣，其元素均為1ones(10,10); (2) 初始化一10*10矩陣，其元素均為0zeros(10,10); (3) 初始化一10*1

8、0對角矩陣v=1:10;diag(v); (4) 輸入A=7 1 5；2 5 6；3 1 5，B=1 1 1; 2 2 2; 3 3 3，執行下列命令，理解其含義A(2, 3) 表示取A矩陣第2行、第3列的元素；A(:,2)表示取A矩陣的第列全部元素；A(3,:) 表示取A矩陣第行的全部元素；A(:,1:2:3)表示取A矩陣第1、3列的全部元素； A(:,3).*B(:,2)表示A矩陣第3列的元素點乘B矩陣第2列的元素 A(:,3)*B(2,:)表示A矩陣第3列的元素乘以B矩陣第2行A*B 矩陣AB相乘A.*B矩陣A點乘矩陣B A2矩陣A的平方 A.2矩陣表示求矩陣A的每一個元素的平方值 B/

9、A 表示方程AX=B的解XB./A表示矩陣B的每一個元素點除矩陣A的元素6在同一坐標系中繪制余弦曲線y=cos(t-0.25)和正弦曲線y=sin(t-0.5)，t0，2，用不同顏色，不同線的類型予以表示，注意坐標軸的比例控制。t=0:0.01:2*pi;y1=cos(t-0.25);plot(t,y1,'r-')hold ony2=sin(t-0.5);plot(t,y2,'k') 實驗二 Matlab編程1分別用for和while循環結構編寫程序，求出并考慮一種避免循環的簡潔方法來進行求和。（a）j=1;n=0;sum=1; for n=n+1:63 for

10、 i=1:n j=j*2; end sum=sum+j; j=1;endsum（b）j=1;n=1;sum=1; while n=64 i=1; while i<n+1 j=j*2; i=i+1; end n=n+1; sum=sum+j; j=1;endSum（c）i=0:63;k=sum(2.i);2計算 1+2+n<2000 時的最大 n 值s=0;m=0;while(s<=2000),m=m+1;s=s+m;end,m3 用MATLAB語言實現下面的分段函數存放于文件ff.m中，令D=3，h=1求出，f(-1.5), f(0.5), f(5).D=3;h=1;x=-2

11、*D:1/2:2*D;y=-h*(x<-D)+h/D./x.*(x>=-D)&(x<=D)+h*(x>D);plot(x,y);grid onf1=y(find(x=-1.5)f2=y(find(x=0.5)f3=y(find(x=5)實驗三 Matlab底層圖形控制1 在MATLAB命令行中編程得到y=sin(t)和y1=cos(t)函數, plot(t,y);figure(10);plot(t,y1);>> t=-pi:0.05:pi;>> y=sin(t);>> y1=cos(t);>> plot(t,y)&

12、gt;> figure(10);>> plot(t,y1)2 在MATLAB命令行中鍵入h=get(0)，查看根屏幕的屬性，h此時為根屏幕句柄的符號表示，0為根屏幕對應的標號。>> h=get(0)h = BeingDeleted: 'off' BusyAction: 'queue' ButtonDownFcn: '' CallbackObject: Children: 2x1 double Clipping: 'on' CommandWindowSize: 89 27 CreateFcn: '

13、;' CurrentFigure: 1 DeleteFcn: '' Diary: 'off' DiaryFile: 'diary' Echo: 'off' FixedWidthFontName: 'Courier New' Format: 'short' FormatSpacing: 'loose' HandleVisibility: 'on' HitTest: 'on' Interruptible: 'on' Language

14、: 'zh_cn.gbk' MonitorPositions: 1 1 1440 900 More: 'off' Parent: PointerLocation: 1048 463 PointerWindow: 0 RecursionLimit: 500 ScreenDepth: 32 ScreenPixelsPerInch: 96 ScreenSize: 1 1 1440 900 Selected: 'off' SelectionHighlight: 'on' ShowHiddenHandles: 'off' T

15、ag: '' Type: 'root' UIContextMenu: Units: 'pixels' UserData: Visible: 'on'3 h1=get(1);h2=get(10), 1, 10分別為兩圖形窗口對應標號，其中1為Matlab自動分配，標號10已在figure(10)中指定。查看h1和h2屬性，注意CurrentAxes和CurrenObject屬性。>> h1=get(1)h1 = Alphamap: 1x64 double BeingDeleted: 'off' BusyA

16、ction: 'queue' ButtonDownFcn: '' Children: 170.0012 Clipping: 'on' CloseRequestFcn: 'closereq' Color: 0.8000 0.8000 0.8000 Colormap: 64x3 double CreateFcn: '' CurrentAxes: 170.0012 CurrentCharacter: '' CurrentObject: CurrentPoint: 0 0 DeleteFcn: '&

17、#39; DockControls: 'on' FileName: '' FixedColors: 10x3 double HandleVisibility: 'on' HitTest: 'on' IntegerHandle: 'on' Interruptible: 'on' InvertHardcopy: 'on' KeyPressFcn: '' KeyReleaseFcn: '' MenuBar: 'figure' MinColor

18、map: 64 Name: '' NextPlot: 'add' NumberTitle: 'on' PaperOrientation: 'portrait' PaperPosition: 0.6345 6.3452 20.3046 15.2284 PaperPositionMode: 'manual' PaperSize: 20.9840 29.6774 PaperType: 'A4' PaperUnits: 'centimeters' Parent: 0 Pointer: 

19、9;arrow' PointerShapeCData: 16x16 double PointerShapeHotSpot: 1 1 Position: 440 378 560 420 Renderer: 'painters' RendererMode: 'auto' Resize: 'on' ResizeFcn: '' Selected: 'off' SelectionHighlight: 'on' SelectionType: 'normal' Tag: ''

20、; ToolBar: 'auto' Type: 'figure' UIContextMenu: Units: 'pixels' UserData: Visible: 'on' WindowButtonDownFcn: '' WindowButtonMotionFcn: '' WindowButtonUpFcn: '' WindowKeyPressFcn: '' WindowKeyReleaseFcn: '' WindowScrollWheelFcn:

21、'' WindowStyle: 'normal' WVisual: '00 (RGB 32 GDI, Bitmap, Window)' WVisualMode: 'auto'>> h2=get(10)h2 = Alphamap: 1x64 double BeingDeleted: 'off' BusyAction: 'queue' ButtonDownFcn: '' Children: 342.0011 Clipping: 'on' CloseReques

22、tFcn: 'closereq' Color: 0.8000 0.8000 0.8000 Colormap: 64x3 double CreateFcn: '' CurrentAxes: 342.0011 CurrentCharacter: '' CurrentObject: CurrentPoint: 0 0 DeleteFcn: '' DockControls: 'on' FileName: '' FixedColors: 10x3 double HandleVisibility: 'o

23、n' HitTest: 'on' IntegerHandle: 'on' Interruptible: 'on' InvertHardcopy: 'on' KeyPressFcn: '' KeyReleaseFcn: '' MenuBar: 'figure' MinColormap: 64 Name: '' NextPlot: 'add' NumberTitle: 'on' PaperOrientation: 'port

24、rait' PaperPosition: 0.6345 6.3452 20.3046 15.2284 PaperPositionMode: 'manual' PaperSize: 20.9840 29.6774 PaperType: 'A4' PaperUnits: 'centimeters' Parent: 0 Pointer: 'arrow' PointerShapeCData: 16x16 double PointerShapeHotSpot: 1 1 Position: 440 378 560 420 Render

25、er: 'painters' RendererMode: 'auto' Resize: 'on' ResizeFcn: '' Selected: 'off' SelectionHighlight: 'on' SelectionType: 'normal' Tag: '' ToolBar: 'auto' Type: 'figure' UIContextMenu: Units: 'pixels' UserData: Visi

26、ble: 'on' WindowButtonDownFcn: '' WindowButtonMotionFcn: '' WindowButtonUpFcn: '' WindowKeyPressFcn: '' WindowKeyReleaseFcn: '' WindowScrollWheelFcn: '' WindowStyle: 'normal' WVisual: '00 (RGB 32 GDI, Bitmap, Window)' WVisualMod

27、e: 'auto'4 輸入h.Children，觀察結果。>> h.Childrenans = 1 105 鍵入gcf，得到當前圖像句柄的值，分析其結果與h，h1，h2中哪個一致，為什么?ans = 1結果與h的一致6 鼠標點擊Figure 1窗口，讓其位于前端，在命令行中鍵入gcf，觀察此時的值，和上一步中有何不同，為什么?ans = 17 觀察h1.Children和h2.Children，gca的值。>> h1.Childrenans = 170.0012>> h2.Childrenans = 342.0011>> gcaa

28、ns = 170.00128 觀察以下程序結果h3=h1.Children; set(h3,'Color','green');h3_1=get(h3,'children');set(h3_1, 'Color','red'); 其中h3_1為Figure1中線對象句柄，不能直接采用h3_1=h3.Children命令獲得。9 命令行中鍵入plot(t,sin(t-pi/3)，觀察曲線出現在哪個窗口。h4=h2.Children;axes(h4); plot(t,sin(t-pi/3)，看看此時曲線顯示在何窗口。plo

29、t(t,sin(t-pi/3)后，曲線出現在figure1窗口；h4=h2.Children;axes(h4); plot(t,sin(t-pi/3)后，曲線出現在figure10實驗四 控制系統古典分析3已知二階系統(1) 編寫程序求解系統的階躍響應；a=sqrt(10);zeta=(1/a);num=10;den=1 2*zeta*a 10;sys=tf(num,den);t=0:0.01:3;figure(1)step(sys,t);grid修改參數，實現和的階躍響應；時：a=sqrt(10);zeta=1;num=10;den=1 2*zeta*a 10;sys=tf(num,den)

30、;t=0:0.01:3;figure(1)step(sys,t);grid時：a=sqrt(10);zeta=2;num=10;den=1 2*zeta*a 10;sys=tf(num,den);t=0:0.01:3;figure(1)step(sys,t);grid修改參數，實現和的階躍響應()時：a=sqrt(10);zeta=(1/a);num=0.25;den=1 2*zeta*0.5*a 0.25;sys=tf(num,den);t=0:0.01:3;figure(1)step(sys,t);grid時：a=sqrt(10);zeta=(1/a);num=40;den=1 2*zet

31、a*2*a 40;sys=tf(num,den);t=0:0.01:3;figure(1)step(sys,t);grid(2) 試做出以下系統的階躍響應，并比較與原系統響應曲線的差別與特點，作出相應的實驗分析結果。 ； 要求：分析系統的阻尼比和無阻尼振蕩頻率對系統階躍響應的影響； 分析響應曲線的零初值、非零初值與系統模型的關系；分析響應曲線的穩態值與系統模型的關系；分析系統零點對階躍響應的影響；a=sqrt(10);zeta=(1/a);num=10;den=1 2*zeta*a 10;sys=tf(num,den);t=0:0.01:3;step(sys,t);hold onnum1=0

32、2 10;sys1=tf(num1,den);step(sys1,t); num2=1 0.5 10;sys2=tf(num2,den);step(sys2,t); num3=1 0.5 0;sys3=tf(num3,den);step(sys3,t); num4=0 1 0;sys4=tf(num4,den);step(sys4,t);grid5 已知令k1作Bode圖，應用頻域穩定判據確定系統的穩定性，并確定使系統獲得最大相位裕度的增益k值。G=tf(1 1,0.1 1 0 0 );figure(1)margin(G);grid實驗五 控制系統現代分析1（2）Bode 圖法判斷系統穩定性：

33、 已知兩個單位負反饋系統的開環傳遞函數分別為： 用 Bode 圖法判斷系統閉環的穩定性。G1=tf(2.7,1 5 4 0 );figure(1)margin(G);gridG2=tf(2.7,1 5 -4 0 );figure(2)margin(G2);grid2系統能控性、能觀性分析已知連續系統的傳遞函數模型：當分別取1，0，1 時，判別系統的能控性與能觀性。當取-1時：num=1 -1;den=1 10 27 18;G=tf(num,den);G1=ss(G)a=-10 -3.375 -2.25; 8 0 0;0 1 0;b=0.5;0;0;Uc=b,a*b,a2*b;rank(Uc)

34、a = x1 x2 x3 x1 -10 -3.375 -2.25 x2 8 0 0 x3 0 1 0 b = u1 x1 0.5 x2 0 x3 0 c = x1 x2 x3 y1 0 0.25 -0.25 d = u1 y1 0 Continuous-time model.rankUc = 3rankUo = 3由此，可以得到系統能控性矩陣Uc的秩是3，等于系統的維數，故系統是能控的。能觀性矩陣Uo的秩是3，等于系統的維數，故系統能觀測的。當取0時：a = x1 x2 x3 x1 -10 -3.375 -2.25 x2 8 0 0 x3 0 1 0 b = u1 x1 0.25 x2 0 x

35、3 0 c = x1 x2 x3 y1 0 0.5 0 d = u1 y1 0 Continuous-time model.rankUc = 3rankUo = 3由此，可以得到系統能控性矩陣Uc的秩是3，等于系統的維數，故系統是能控的。能觀性矩陣Uo的秩是3，等于系統的維數，故系統能觀測的。當取1時：a = x1 x2 x3 x1 -10 -3.375 -2.25 x2 8 0 0 x3 0 1 0 b = u1 x1 0.5 x2 0 x3 0 c = x1 x2 x3 y1 0 0.25 0.25 d = u1 y1 0rankUc = 3rankUo = 2由此，可以得到系統能控性矩陣

36、Uc的秩是3，等于系統的維數，故系統是能控的。能觀性矩陣Uo的秩是2，小于系統的維數，故系統不能觀測的。實驗六 PID控制器的設計1已知三階對象模型，利用MATLAB編寫程序，研究閉環系統在不同控制情況下的階躍響應，并分析結果。(1) 時，在不同KP值下，閉環系統的階躍響應；s=tf('s');G=1/(s+1)3;for K=0:0.5:2;hold onstep(feedback(G*K,1)end 比例環節：成比例地反映控制系統的偏差信號e( t) , 偏差一旦產生, 控制器立即產生控制作用,以減小偏差。比例系數越大，誤差越小。(2) 時，在不同值下，閉環系統的階躍響應；

37、s=tf('s');G=1/(s+1)3;for Ti=1:0.5:3;hold on G1=1+tf(1,Ti,0);step(feedback(G*G1,1)end積分環節:主要用于消除靜差,提高系統的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數TI ,TI越大,積分作用越弱,反之則越強。(3) 時，在不同值下，閉環系統的階躍響應；s=tf('s');G=1/(s+1)3;for Td=1:0.5:3;hold on G1=1+tf(1,1,0)+tf(Td 0,Td/10 1);step(feedback(G*G1,1)end微分環節:反映偏差信號的變化趨勢(

38、變化速率) ,并能在偏差信號變得太大之前, 在系統中引入一個有效的早期修正信號, 從而加快系統的動作速度,減少調節時間。2 被控對象同上，選擇合適的參數進行模擬PID控制（PID參數整定）s=tf('s');G=1/(s+1)3;K1,L1,T1,G1=getfolpd(1,G);G1N=10;K=1.014;T=2.101;L=1.1;a=K*L/T;Kp=1.2/a,Ti=2*L,Td=0.5*L,G2=Kp*(1+tf(1,Ti,0)+tf(Td 0,Td/N 1);step(sys1=feedback(G*G2,1);gridhold onstep(feedback(G

39、,1)實驗七 系統狀態空間設計3已知對象模型(1) 如果我們想將閉環系統的極點配置到-1,-2,-3，利用MATLAB設計控制器，并繪出閉環系統的階躍響應曲線。(說明：用兩種方法配置極點)采用Ackermann公式計算：A=-0.3 0.1 -0.05;1 0.1 0;-1.5 -8.9 -0.05;B=2;0;4;C=1 2 3;D=0;P=-1 -2 -3;k=acker(A,B,P)Ac=A-B*keig(Ac)G=ss(Ac,B,C,D)G1=tf(G)t=0:0.01:3;step(G1,t);grid采用魯棒極點配置算法：A=-0.3 0.1 -0.05;1 0.1 0;-1.5

40、-8.9 -0.05;B=2;0;4;C=1 2 3;D=0;P=-1 -2 -3;k=place(A,B,P)Ac=A-B*keig(Ac)'G=ss(Ac,B,C,D)G1=tf(G)t=0:0.01:3;step(G1,t);grid*(2) 如果想將閉環系統的所有極點均配置到-1，怎樣設計控制器？采用Ackermann算法配置，可以求解配置多重極點的問題。實驗九 直流雙閉環調速系統仿真1、 建立雙閉環調速系統的模型；系統中采用三相橋式晶閘管整流裝置，基本參數如書(”控制系統仿真與計算機輔助設計”)雙閉環調速系統原理圖為了實現轉速和電流2 種負反饋分別起作用,在系統中設置了2 個

41、調節器, 分別是電流調節器ACR ( Current Regulator ) 和轉速調節器ASR( Speed Reg ulator) , 兩者之間實行串級連接, 其中轉速調節器ASR的輸出作為電流調節器ACR的輸入, 再用電流調節器A CR 的輸出去控制晶閘管裝置。從閉環結構上看, 電流調節器在里面, 叫做內環; 轉速調節器在外邊, 叫做外環。雙閉環調速系統的原理圖如圖所示。2、 利用Simulink建立仿真模型，并分析系統的動態性能。速度控制器電流控制器輸出電流波形輸出轉速波形 系統仿真結果如圖所示。 設置雙閉環控制的一個重要目的就是要獲得接近理想起動過程, 因此在分析雙閉環調速系統的動態性能時, 首先要探討它的起動過程, 雙閉環直流調速系統突加給定電壓U由靜止狀態起動時,