1、控制系統仿真實驗指導書煙臺大學計算機學院2012.2目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc190954969 計算機仿真實驗指導書 PAGEREF _Toc190954969 h 1 HYPERLINK l _Toc190954970 目 錄 PAGEREF _Toc190954970 h 2 HYPERLINK l _Toc190954971 實驗一 MATLAB基本操作 PAGEREF _Toc190954971 h 3 HYPERLINK l _Toc190954972 實驗目的 PAGEREF _Toc190954972 h 3 HYPERLINK l

2、 _Toc190954973 實驗內容 PAGEREF _Toc190954973 h 3 HYPERLINK l _Toc190954974 實驗方法與步驟 PAGEREF _Toc190954974 h 3 HYPERLINK l _Toc190954975 實驗二 MATLAB繪圖操作 PAGEREF _Toc190954975 h 7 HYPERLINK l _Toc190954976 實驗目的 PAGEREF _Toc190954976 h 7 HYPERLINK l _Toc190954977 實驗內容 PAGEREF _Toc190954977 h 7 HYPERLINK l _

3、Toc190954978 實驗方法與步驟 PAGEREF _Toc190954978 h 7 HYPERLINK l _Toc190954979 實驗三 MATLAB編程 PAGEREF _Toc190954979 h 12 HYPERLINK l _Toc190954980 實驗目的 PAGEREF _Toc190954980 h 12 HYPERLINK l _Toc190954981 實驗內容 PAGEREF _Toc190954981 h 12 HYPERLINK l _Toc190954982 實驗方法與步驟 PAGEREF _Toc190954982 h 12 HYPERLINK

4、l _Toc190954983 實驗四 控制系統建模與轉換方法 PAGEREF _Toc190954983 h 15 HYPERLINK l _Toc190954984 實驗目的 PAGEREF _Toc190954984 h 15 HYPERLINK l _Toc190954985 實驗內容 PAGEREF _Toc190954985 h 15 HYPERLINK l _Toc190954986 實驗方法與步驟 PAGEREF _Toc190954986 h 16 HYPERLINK l _Toc190954987 實驗五 Simulink仿真應用 PAGEREF _Toc190954987

5、 h 18 HYPERLINK l _Toc190954988 實驗目的 PAGEREF _Toc190954988 h 18 HYPERLINK l _Toc190954989 實驗內容 PAGEREF _Toc190954989 h 18 HYPERLINK l _Toc190954990 實驗方法與步驟 PAGEREF _Toc190954990 h 19 HYPERLINK l _Toc190954991 實驗六 控制系統的計算機輔助分析 PAGEREF _Toc190954991 h 20 HYPERLINK l _Toc190954992 實驗目的 PAGEREF _Toc1909

6、54992 h 20 HYPERLINK l _Toc190954993 實驗內容 PAGEREF _Toc190954993 h 20 HYPERLINK l _Toc190954994 實驗方法與步驟 PAGEREF _Toc190954994 h 21 HYPERLINK l _Toc190954995 實驗七 控制系統的計算機輔助設計 PAGEREF _Toc190954995 h 25 HYPERLINK l _Toc190954996 實驗目的 PAGEREF _Toc190954996 h 25 HYPERLINK l _Toc190954997 實驗內容 PAGEREF _To

7、c190954997 h 25 HYPERLINK l _Toc190954998 實驗方法與步驟 PAGEREF _Toc190954998 h 25 HYPERLINK l _Toc190954999 實驗八 S函數與MATLAB工具箱 PAGEREF _Toc190954999 h 29 HYPERLINK l _Toc190955000 實驗目的 PAGEREF _Toc190955000 h 29 HYPERLINK l _Toc190955001 實驗內容 PAGEREF _Toc190955001 h 29 HYPERLINK l _Toc190955002 實驗方法與步驟 PA

8、GEREF _Toc190955002 h 29實驗一 MATLAB基本操作實驗目的掌握MATLAB的基本命令操作，包括矩陣運算、關系運算、邏輯運算、數值運算等。實驗內容（1）兩個矩陣分別為5 6 7;9 4 6;4 3 6和3 4 5;5 7 9;7 3 1，向量為5 7 8，求矩陣與矩陣的乘積，矩陣與向量的乘積（2）兩個矩陣分別為1 2 3;4 5 6;7 8 9和1 1 1;2 2 2;3 3 3，求兩者相加的和。（3）兩個矩陣分別為1 2 3;4 5 6;7 8 9和1 1 1，階數不同，求兩者相減的差（4）兩個矩陣相乘，矩陣a為1 2 3;4 5 6;7 8 9 ，矩陣b為1 2 3

9、，分別計算c=a*b和d=b*a。（5）兩個數組相乘，數組a為1 2 3 ，數組b為4 5 6 ，求兩數組的乘法。（6）兩個矩陣相除，矩陣a和b均為33階矩陣。（7）數組a為1 2 3 ，數組b為4 5 6 ，求兩數組的除法。（8）矩陣a為1 2;3 4，求它的1.5次冪。（9）數組a為1 2 3，數組b為4 5 6，求數組的冪c=a.b。（10）數組a為1 2 3，求數組的冪運算c=2.a。（11）矩陣a為1 2 3;4 5 6;7 8 9，計算a的轉置。（12）矩陣a為1+2i 3+4i，計算a的轉置。（13）矩陣a和b均為13階矩陣，使用關系運算符對對應元素進行比較。（14）矩陣a和b均

10、為23階矩陣，使用邏輯運算符計算對應元素。（15）矩陣a為1 2 3;4 5 6;7 8 9，計算a的特征值和特征矢量。（16）矩陣a為1 2 3;4 5 6;7 8 9，計算a的逆矩陣和偽逆矩陣。（17）矩陣a為1 2 3;4 5 6;7 8 9，矩陣b為-2 1 3;1 4 -2;2 -1 2，計算a和b的廣義特征值分解。（18）矩陣a為1 1，對矩陣a進行奇異值分解。（19）矩陣a為4階pascal矩陣，分別將其左右翻轉、上下翻轉和旋轉。（20）輸入系數矢量，創建多項式x3-4*x2+3*x+2。（21）求矩陣1 2 3;4 5 6;7 8 0的特征多項式系數，并轉換為多項式形式。（22

11、）求多項式3x2+2x+1在5、7和9處的值。（23）求多項式3x2+2x+1對于矩陣2 5;7 9的值。（24）分別用兩種方法求多項式x5-5x4+3x-6x2+4x-10的根。（25）計算兩多項式x4-5x3+3x2-4x+2和x3+2x2-5x+3的乘法。（26）計算上例中求得的乘積被x3+2x2-5x+3除所得結果。（27）計算多項式3x4-5x3+2x2-6x+10的微分。（28）計算多項式12x3-15x2+4x-6的積分。（29） 兩多項式的比為a(x)/b(x),a(x)=5x3+3x2-2x+7，b(x)=-4x3+8x+3 求部分分式展開。 （30）基本統計函數的應用。實驗

12、方法與步驟（1）clc %清屏clear %從內存中清除變量和函數more onecho on%求矩陣與矩陣的乘積，矩陣與向量的乘積A=5 6 7;9 4 6;4 3 6B=3 4 5;5 7 9;7 3 1X=5 7 8C=A*BY=A*Xmore offecho off（2）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9b=1 1 1;2 2 2;3 3 3c=a+b（3）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9 b=1 1 1 c=a-b（4）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9b=1 2 3c=b*a% 將第三句c=a*b改成d=b*a，再運行一次（5）a=1 2 3b=4 5 6c=a.*b

13、（6）a=rand(3)b=rand(3)c=a/bd=ba（7）a=1 2 3b=4 5 6c=a.bd=b./a（8）a=1 2;3 4c=a1.5（9）a=1 2 3b=4 5 6c=a.bd=a.2（10）a=1 2 3c=2.a（11）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9c=a（12）a=1+2i 3+4ic=ac=a.（13）a=0 -1 2b=-3 1 2ababa=ba=ba=b（14）a=1 0 3;0 -1 6;b=-1 0 0;0 5 0.3;a&ba|bab（15）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9c,d=eig(a)（16）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9

14、;c=inv(a)c=pinv(a)（17）a=1 2 3;4 5 6;7 8 9b=-2 1 3;1 4 -2;2 -1 2v,d=eig(a,b)（18）a=1 1;u,s,v=svd(a)（19）a=pascal(4)c=fliplr(a)c=flipud(a)c=rot90(a)（20）poly2sym(1 -4 3 2) （21）a=1 2 3;4 5 6;7 8 0p=poly(a)poly2sym(p)（22）p = 3 2 1;polyval(p,5 7 9)（23）p = 3 2 1;polyvalm(p,2 5;7 9)（24）a=1 -5 3 -6 4 -10;r=roo

15、ts(a)s=compan(a)r=eig(s)（25）a=1 -5 3 -4 2b=1 2 -5 3c=conv(a,b)（26）c=1 -3 -12 30 -36 33 -22 6b=1 2 -5 3d=deconv(c,b)（27）p=3 -5 2 -6 10polyder(p)poly2sym(ans)（28）p=12 -15 4 -6polyint(p)（29）a = -4 0 8 3;b = 5 3 -2 7;r, p, k = residue(b,a)（30）A=randn(100,4);Amax=max(A)Amed=median(A)Amean=mean(A)Astd=std

16、(A)實驗二 MATLAB繪圖操作實驗目的掌握MATLAB的基本命令二維繪圖、三維繪圖和特殊繪圖等。實驗內容（1）繪制單矢量0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 17.7的曲線圖。（2）繪制雙矢量曲線圖。（3）在同一個窗口中繪制0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20的線性坐標圖和三種對數坐標圖。（4）繪制函數的極坐標圖形。（5）繪制20邊的多邊形，頂角用小圓圈表示。（6）當x為矢量，y為矩陣時繪制多重曲線圖。（7）當x為矩陣，y為矢量時繪制多重曲線圖。（8）當x和y為同樣大小的矩陣時，繪制多重曲線圖。（9）使用多組變量，繪制多重曲線圖。（10）在一個圖形窗

17、口中繪制雙Y軸曲線。（11）使用不同的Y坐標，在一個圖形窗口中繪制兩組數據曲線。（12）使用不同的線型繪圖。（13）使用不同的標記點繪圖。（14）設置繪圖線的線型、顏色、寬度、標記點的顏色及大小。（15）繪制最簡單的條形圖；繪制矩陣的條形圖；繪制疊加形式的條形圖；繪制指定x坐標的條形圖；繪制兩個矢量的條形圖；分別按分組和分列繪制三維條形圖。（16）有兩組生物醫學的實驗數據，一組表示物質成分（TCE），一組表示溫度（temp），數據是在35天中每隔5天采樣取得的，將物質成分和溫度與時間的關系畫在一張圖中。（17）繪制不分離餅圖；繪制分離餅圖；繪制不完整餅圖；繪制三維餅圖（18）繪制直方圖；繪制矩

18、陣的直方圖。（19）繪制二維桿狀圖。（20）用三維桿狀圖表現復平面快速傅里葉變換計算。（21）用三維桿狀圖與其他圖形的疊加表現拉普拉斯變換基函數。（22）繪制函數的階梯圖。（23）使用scatter函數繪制不同效果的分散點圖。（24）繪制x、y和z均為矢量時的三維曲線圖。（25）繪制x、y和z均為矩陣時的三維曲線圖。（26）按指定的線型、顏色及標記點繪制三維曲線圖。實驗方法與步驟（1）y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 17.7;plot(y)（2）x=0:0.05:4*pi; %生成0至4，間隔為0.05的自變量y=sin(x); plot(x,y)（3）y=0 0.6 2.3 5

19、 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20;subplot(2,2,1) %創建第一個子圖plot(y)title(plot(y)subplot(2,2,2) %創建第二個子圖semilogx(y)title(semilogx(y)subplot(2,2,3) %創建第三個子圖semilogy(y)title(semilogy(y)subplot(2,2,4) %創建第四個子圖loglog(y)title(loglog(y)（4）t=0:.01:2*pi;subplot(2,1,1);polar(t,cos(2*t)subplot(2,1,2);polar(t,sin(2*t)（5）t

20、=0:pi/10:2*pi;plot(exp(i*t),-o)axis(square)（6）x=0:pi/50:2*piy=sin(x);0.6*sin(x);0.3*sin(x);y(1,:)=sin(x);y(2,:)=0.6*sin(x);y(3,:)=0.3*sin(x);plot(x,y)（7）x(1,:)=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y=sin(x(1,:);plot(x,y)（8）x(1,:)=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/

21、4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y(1,:)=sin(x(1,:);y(2,:)=0.6*sin(x(1,:);y(3,:)=0.3*sin(x(1,:);plot(x,y)x=x;y=y;figure %創建新的圖形窗口plot(x,y)（9）x1=0:pi/50:2*pi; %生成100個數據點x2=0:pi/30:2*pi; %生成60個數據點x3=0:pi/15:2*pi; %生成30個數據點y1=sin(x1);y2=0.6*sin(x2);y3=0.3*sin(x3);plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3)（10）x=0:0.3:12;y=exp

22、(-0.3*x).*sin(x)+0.5;plotyy(x,y,x,y,plot,stem)（11）t=0:900;A=1000; a=0.005; b=0.005;z1=A*exp(-a*t);z2=sin(b*t);plotyy(t,z1,t,z2,semilogy,plot);（12）t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y2=sin(t-0.25); y3=sin(t-0.5);y4=sin(t-0.6);plot(t,y,-,t,y2,-,t,y3,:,t,y4,-.)（13）t=0:pi/20:2*pi;y=sin(t);y2=sin(t-0.25);y3=sin(t-

23、0.5);plot(t,y,-.ch,t,y2,:gd,t,y3,-mp)（14）t=0:pi/20:pi;y=sin(4*t).*sin(t)/2;plot(t,y,-mh,LineWidth,8,. %設置線的寬度為8 MarkerEdgeColor,g,. %設置標記點邊緣顏色為綠色 MarkerFaceColor,r,. %設置標記點填充顏色為紅色 MarkerSize,12) %設置標記點的尺寸為12（15）x=4 2 6 8 1 5;bar(x)%重新輸入y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;bar(y)figure,barh(y)%重新輸入bar(y,s

24、tack)figure,barh(y,stack)%重新輸入x=1 2 4 7 10;y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;bar(x,y)figure,bar(x,y,stack)%重新輸入x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);bar(x,y)%重新輸入y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;bar3(y,group)figure,bar3(y)xlabel(x軸);ylabel(y軸);zlabel(z軸)（16）TCE=515 420 370 250 135 120 60 20; % 實驗數據temp=29 23 27 25 2

25、0 23 23 27;days=0:5:35; % 采樣天數bar(days,temp,c) % 溫度與時間的條形圖xlabel(Day)ylabel(Temperature (oC)h1=gca; % 獲取當前坐標軸對象句柄% 建立與h1位置相同、句柄為h2的新坐標軸對象h2=axes(Position,get(h1,Position); % 在以h2為句柄的坐標軸對象上繪制物質成分與時間的關系曲線plot(days,TCE,LineWidth,3) % 設置句柄為h2的坐標軸對象的Y軸位置為左側set(h2,YAxisLocation,right,Color,none,XTickLabel

26、,)% 設置句柄為h2的坐標軸對象的X軸的范圍與句柄為h1的坐標軸對象的X軸的范圍相同set(h2,XLim,get(h1,XLim),Layer,top)% 在坐標為11,380的位置以旋轉-55的方向書寫Concentrationtext(11,380,Concentration,Rotation,-55,FontSize,16)ylabel(TCE Concentration (PPM)title(Bioremediation,FontSize,16)（17）x=5.5 74.7 44.5 33.2 46.6;pie(x)%重新輸入x=5.5 74.7 44.5 33.2 46.6;pi

27、e(x,0 0 0 0 1)%重新輸入x=0.2 0.3 0.4;pie(x)%重新輸入pie3(1 2 4 3 5,0 1 0 1 0)（18）yn=randn(10000,1);hist(yn)figure,hist(yn,20)%重新輸入y=randn(10000,3);hist(y)（19）x=0:0.2:10;y=exp(-0.3*x).*sin(x);stem(x,y)figure,stem(x,y,:sr,fill) %改變線型、標記點形狀和顏色（20）th = (0:127)/128*2*pi;x = cos(th);y = sin(th);f = abs(fft(ones(1

28、0,1),128);stem3(x,y,f,d,fill)xlabel(實部)ylabel(虛部)zlabel(幅值)title(頻率響應幅值)（21）t=0:0.1:10; % 時間范圍s=0.1+i;y=exp(-s*t); % 計算延遲指數stem3(real(y),imag(y),t,m) % 繪制三維桿狀圖hold on % 保持繪圖hline=plot3(real(y),imag(y),t, k) % 返回三維曲線圖的句柄hold offset(hline,LineWidth,3) % 設置線寬xlabel(實 部 )ylabel(虛 部 )zlabel(幅 值)（22）alpha

29、=0.01;beta=0.5;t=0:10;f=exp(-alpha*t).*sin(beta*t);stairs(t,f)hold onplot(t,f,:*)hold offlabel=函數e-(alpha*t) sinbeta*t的階梯圖;text(0.5,-0.2,label,FontSize,14)xlabel(t = 0:10,FontSize,14)axis(0 10 -1.2 1.2)（23）t=0:pi/10:2*pi;y=sin(t);scatter(t,y) % 不加任何選擇，結果與plot相同figure, scatter(t,y,(abs(y)+2).4,filled

30、) % 點的大小隨幅度變化figure, scatter(t,y,30,y,v,filled) % 點的顏色隨幅度變化figure, scatter(t,y,(t+1).3,t,filled) % 點的大小和顏色都隨橫坐標變化（24）t=0:pi/50:10*pi;x=exp(-t/15).*sin(2*t);y=exp(-t/15).*cos(2*t);z=t;plot3(x,y,t)axis square; grid on（25）X,Y=meshgrid(-2:0.1:2) %產生供三維繪圖的網格矩陣x、yZ=X.*exp(-X.2-Y.2);plot3(X,Y,Z)grid on（26）

31、t=0:pi/20:5*pi;plot3(sin(t),cos(t),t,:*r)實驗三 MATLAB編程實驗目的掌握MATLAB的基本編程命令操作。實驗內容（1）建立命令文件，繪制花瓣圖。（2）生成矢量，并調用average函數。（3）簡單的for循環示例。（4）for循環的嵌套。（5）運用非1步長for循環，產生020以內的偶數。（6）利用while循環，求解使n！達到100位數的第一個n是多少？。（7）應用if-else-end條件語句，判斷學生是否通過學業。（8）用色彩區分數據點的范圍。（9）使用switch-case-end語句，檢查輸入數據的值。（10）使用try-catch語句，

32、判斷錯誤語句。（11）使用continue語句，顯示文件行數。（12）break語句的用法。（13）循環運算和矩陣運算的比較。（14）變量是否預定義的比較。（15）創建plot函數的函數句柄。（16）顯示函數句柄的內容。（17）創建membrane函數的函數句柄，并運行該函數。（18）函數句柄與函數名之間轉換。（19）由屏幕輸入角度和半徑（20）建立函數文件，計算矢量中元素的平均值。實驗方法與步驟（1）% 繪制花瓣圖theta = -pi:0.01:pi;rho(1,:) = 2*sin(5*theta).2;rho(2,:) = cos(10*theta).3;rho(3,:) = sin(

33、theta).2;rho(4,:) = 5*cos(3.5*theta).3;for k =1:4 % 循環控制 polar(theta,rho(k,:) % 繪制極坐標圖end（2）z = 1:99;average(z)（3）n=10;for i=1:n x(i)=(i+1).2;endx（4）m=3;n=4;for i=1:m for j=1:n a(i,j)=1/(i+j-1); endendformat rata（5）for i=0:2:20 a(i/2+1)=i;enda（6）n=1;while prod(1:n)=0.90) & (grade=60) % 判斷出席率和成績 pass

34、 = 1; % 滿足條件為通過else fail = 1; % 否則為不通過end;（8）n=100;x=1:n;y=randn(1,n); % 建立100個元素的隨機行矢量hold on for i=1:n if y(i)=-1 & y(i)=1 plot(x(i),y(i),xr) % 大于1的點用紅色的x標出 endendhold off（9）switch input_num case -1 disp(negative one); % 當input_num=-1時顯示 case 0 disp(zero); % 當input_num=0時顯示 case 1 disp(positive on

35、e); % 當input_num=1時顯示 otherwise disp(other value); % 當input_num等于其他值時顯示end（10）n=2;a=magic(3) % 設置33矩陣atry a_n=a(n,:),% 取a的第n行元素catch a_end=a(end,:), % 如果取a的第n行出錯，則改取a的最后一行end lasterr % 顯示出錯原因（11）fid = fopen(magic.m,r); % 打開magic.m文件count = 0; % 計數器置零while feof(fid) % while循環的判斷條件：是否文件末尾 line = fgetl

36、(fid); % 從文件中讀行 if isempty(line) | strncmp(line,%,1) % 判斷是否為空行或注釋行 continue % 如果是空行或注釋行繼續下一次循環 end count = count + 1; % 如果不是空行或注釋行計數器加1enddisp(sprintf(%d lines,count); % 顯示剔除后的行數（12）fid=fopen(fft.m,r); % 打開fft.m文件s=; % 創建空的字符數組while feof(fid) % while循環的判斷條件：是否文件末尾 line=fgetl(fid); % 從文件中讀行 if isempt

37、y(line) % 如果是空行 break % 退出循環 end s=strvcat(s,line); % 如果不是空行，將該行寫入字符數組enddisp(s) % 顯示字符數組結果（13）t=cputime;for i=1:1000000 x(i)=0.1*pi*i; y(i)=sin(i);ende=cputime-tt=cputime;x=1:0.1*pi:100000*pi;y=sin(x);e=cputime-t（14）x=zeros(10000,1);y=zeros(10000,1);t=cputime;for i=1:10000 x(i)=0.1*pi*i; y(i)=sin(i

38、);ende=cputime-t（15）h01=plot（16）h01=plotfunctions(h01)（17）h01=membranefeval(h01,1,15,9,2)feval(h01,1,30,9,2) % 加密網格繪圖（18）h01=str2func(plot)func2str(h01)isa(h01,function_handle)isequal(h01,plot)（19）x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe（20）function y = average(x)

39、% AVERAGE Mean of vector elements.% AVERAGE(X), where X is a vector, is the mean of vector elements.% Non-vector input results in an error.m,n = size(x);if (m = 1) | (n = 1) | (m = 1 & n = 1) error(Input must be a vector)endy = sum(x)/length(x); % Actual computation實驗四 控制系統建模與轉換方法實驗目的掌握MATLAB的基本操作中的

40、控制系統建模與轉換方法。實驗內容（1）已知控制系統的傳遞函數，用MATLAB建立其數學模型。 SKIPIF 1 0 （2）已知多輸入多輸出系統的傳遞函數如下，用MATLAB建立其數學模型。 SKIPIF 1 0 （3）已知多輸入多輸出統的零極點增益模型如下，用MATLAB建立其數學模型。 SKIPIF 1 0 （4）線性定常系統的狀態空間表達式如下，應用MATLAB建立其狀態空間模型。 SKIPIF 1 0 （5）線性定常系統的傳遞函數矩陣如下，應用MATLAB建立其狀態空間模型。 SKIPIF 1 0 （6）已知系統的數學模型如下，用MATLAB建立其零極點增益模型。 SKIPIF 1 0

41、（7）已知系統的傳遞函數如下，用MATLAB建立其零極點增益模型。 SKIPIF 1 0 （8）系統傳遞函數模型如下所示，用MATLAB將其按照采樣周期Ts=0.1s并分別采用零階和一階保持器進行離散化。 SKIPIF 1 0 （9）線性定常離散系統的脈沖傳遞函數如下，將其采樣周期由0.1s轉換成0.5s。 SKIPIF 1 0 （10）線性定常連續系統的傳遞函數模型如下所示，用MATLAB將其轉換為狀態空間模型。 SKIPIF 1 0 （11）線性定常連續系統的傳遞函數模型如下所示，用MATLAB將其轉換為零極點增益模型。 SKIPIF 1 0 （12）已知系統狀態空間模型為： SKIPIF

42、 1 0 ，求其傳遞函數模型。（13）已知一個單輸入三輸出系統的傳遞函數模型，求其狀態空間模型。 SKIPIF 1 0 （14）已知系統的零極點增益模型，求其傳遞函數模型和狀態空間模型。 SKIPIF 1 0 （15）設兩個采樣周期均為Ts=0.1s的離散系統脈沖傳遞函數分別如下所示，求將它們串聯后得到的脈沖傳遞函數。 SKIPIF 1 0 （16）設兩個采樣周期均為Ts=0.1s的離散系統脈沖傳遞函數分別如下所示，求將它們并聯后得到的脈沖傳遞函數。 SKIPIF 1 0 （17）設兩傳遞函數分別如下所示，求將它們并聯后得到的狀態空間模型。 SKIPIF 1 0 （18）設兩個系統傳遞函數分別

43、如下所示，求將它們反饋連接后得到的傳遞函數。 SKIPIF 1 0 （19）設四個系統數學模型分別如下所示，求將它們添加連接后得到的數學模型。（20）已知 SKIPIF 1 0 ，求二階系統的傳遞函數。（21）計算一個具有0.1s時延系統的3階pade逼近，并比較其階躍響應和頻域相位特性。（22）生成一個2輸入2輸出的3階穩定的連續系統。實驗方法與步驟（1）num=1 3 2;den=1 5 7 3;sys=tf(num,den)%orsys=tf(1 3 2,1 5 7 3)%ornum=1 3 2;den=1 5 7 3;sys=tf(num,den,InputName,輸入端,Outpu

44、tName,輸出端)（2）% 生成傳遞函數模型num=1,1;1;den=1,2,2;1,0;G=tf(num,den)（3）num=conv(conv(1,0,1,6),1,5);den=conv(conv(conv(1 3-4i,1 3+4i),1,1),1,2);sys=tf(num,den)（4）%生成狀態空間模型a=-2,-1;1,-1;b=1,1;2,-1;c=1,0;sys1=ss(a,b,c,d)sys2=ss(a,b,c,d,0.1)sys3=ss(a,b,c,d,0.1,statename,位移,速率,Inputname,油門位移,舵偏角,outputname,俯仰角)sy

45、s4=tf(sys1)（5）%生成狀態空間模型。G=tf(1,1,1,3,3,2);tf(1,0,3,1,1,1);ss(G)（6）% 生成zero-pole model。z=-1;p=0,-2,-5;k=10;G=zpk(z,p,k)G2=zpk(z,p,k,0.1)G3=zpk(z,p,k,-1,variable,q)G4=zpk(z,p,k,0.1,variable,z-1)（7）%生成zero-pole model。G=tf(-10,20,1,7,20,28,19,5);sys=zpk(G)（8）sys=tf(1,1,1,2,5,inputdelay,0.35)gd=c2d(sys,0

46、.1)gd2=c2d(sys,0.1,foh)（9）sysd=tf(1,-1,1,1,0.3,0.1)sys1=d2d(sysd,0.5)（10）num=0,2,3;1,2,1;den=1,0.4,1;A,B,C,D=tf2ss(num,den)（11）num=2,1;den=1,0.4,1;z,p,k=tf2zp(num,den)（12）A=0 1; -1 -2; B=0;1; C=1,3; D=1;num,den=ss2tf(A,B,C,D,iu)iu用來指定第n個輸入，當只有一個輸入時可忽略。（13）num=0 0 -2;0 -1 -5;1 2 0;den=1 6 11 6;A,B,C,

47、D=tf2ss(num,den)（14）z=-3;p=-1,-2,-5;k=6;num,den=zp2tf(z,p,k)a,b,c,d=zp2ss(z,p,k)（15）G1=tf(1,3,2,1,3,5,7,3,0.1);G2=zpk(,-2,-3,10,0.1);G=series(G1,G2)（16）G1=tf(1,3,2,1,3,5,7,3,0.1);G2=zpk(,-2,-3,10,0.1);G=parallel(G1,G2)（17）num=1,2,1,1;1,1,2;den=1,2,1,1,2;1,3,2,1,5,6;G1=tf(num,den);z=,-1;-1,-2;p=-1,-2

48、,-2,-4;-2,-3,-3,-4;k=1.2,1;1,1;G2=zpk(z,p,k);G=parallel(G1,G2,2,2,1,1)（18）G1=tf(1,1,2,1);G2=zpk(,-1,1);G3=feedback(G1,G2)G4=feedback(G1,G2,+1)（19）G1=tf(10,1,5);G2=zpk(-1,-2,2);G3=5;A=-9.0201,17.7791;-1.6943,3.2138;B=-0.5112,0.5362;-0.002,-1.8470;C=-3.2879,2.4544;-13.5009,18.0745;D=-0.5476,-0.1410;-0

49、.6459,0.2958;G4=ss(A,B,C,D);sys=append(G1,G2,G3,G4)（20）num,den=ord2(2.4,0.4);Printsys(num,den)（21）Pade(0.1,3)（22）A，B，C，D=rmodel(3,2,2)實驗五 Simulink仿真應用實驗目的掌握Simulink的基本操作。熟悉Simulink模塊的建立與修改的基本操作，掌握模型的構造方法極其運行方法。實驗內容（1）建立如下圖所示的模型編輯窗口。（2）將上例連接并保存為mymodel1（3）將上例修改為如下圖所示的模型。（4）對上例進行仿真。（5）利用Simulink對以下系統進

50、行仿真。當輸入為正弦信號時，觀測輸出信號的變化。 SKIPIF 1 0 （6）假設單輸入雙輸出的狀態空間表達式如下所示，試利用Simulink進行仿真。 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 （7）考慮如圖所示的強制阻尼二階系統。圖中，小車受外力為F，小車位移為x。設小車質量m=5，彈簧彈性系數k=2，阻尼系數f=1。并設系統的初始狀態為靜止在平衡點處，即 (0)=x(0)=0，外力函數為幅值等于1的階躍量。仿真此小車系統的運動。mFkfx（8）汽車在斜坡上行駛，要求設計一個簡單的比例控制器，使汽車能以設定的速度運動。xFeFwFh實驗方法與步驟（4）實驗結果（5）

51、exp11_5.mdl仿真模型和結果分別如下圖所示。（6）exp11_6.mdl仿真模型和結果分別如下圖所示。（7）根據牛頓第二定律 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 仿真模型和仿真結果分別如圖所示。exp11_4.mdl（8）%根據牛頓第二定律% SKIPIF 1 0 %m為汽車質量，m=100；x是汽車的位移；Fe是引擎動力，最大分別為1000，-2000；Fw是%空氣阻力，與轎車速度的平方成正比，第二項考慮陣風的影響；Fh是汽車重力分量。實驗六 控制系統的計算機輔助分析實驗目的掌握利用MATLAB進行控制系統分析的方法。實驗內容（1）求以下矩陣A的特征多項

52、式和特征根。 SKIPIF 1 0 （2）試求下面的定積分。 SKIPIF 1 0 （3）試求下面方程的解。 SKIPIF 1 0 （4）求函數的最小值。 SKIPIF 1 0 （5）求函數的最大值。 SKIPIF 1 0 （6）已知系統的數學模型如下，求系統的特征值、固有頻率和阻尼系數。 SKIPIF 1 0 （7）已知系統的傳遞函數如下，用MATLAB判斷其穩定性，并給出不穩定極點。 SKIPIF 1 0 （8）已知離散系統的開環傳遞函數，判斷單位負反饋系統的穩定性。 SKIPIF 1 0 （9）已知系統的狀態方程，試用MATLAB判斷其穩定性。 SKIPIF 1 0 （10）設系統的狀態

53、方程如下，其平衡狀態在坐標原點處，試用MATLAB判斷系統的穩定性。 SKIPIF 1 0 （11）生成一個周期為5s，持續時間為30s，采樣時間為0.1s的方波。（12）已知系統的開環傳遞函數如下，試求該系統在單位負反饋下的階躍響應曲線和最大超調量。 SKIPIF 1 0 （13）已知典型二階系統的傳遞函數如下所示，其中n=6,求當 =0.1,0.2,0.707,1.0,2.0時系統的單位階躍響應曲線。 SKIPIF 1 0 （14）已知雙輸入單輸出線性定常系統的狀態空間模型如下，繪制其單位階躍響應曲線。 SKIPIF 1 0 （15）已知線性定常離散系統的脈沖傳遞函數模型，繪制其單位階躍響

54、應曲線。 SKIPIF 1 0 （16）已知兩個系統的傳遞函數分別表示如下，繪制其單位脈沖響應曲線。 SKIPIF 1 0 （17）已知線性定常系統的狀態空間模型和初始條件分別表示如下，繪制其零輸入響應曲線。 SKIPIF 1 0 （18）已知兩個系統的傳遞函數分別表示如下，繪制其在指定方波信號作用下的時間響應曲線。 SKIPIF 1 0 （19）已知連續系統的傳遞函數如下所示，求：1，該系統的零點、極點和增益；2，繪制出零極點圖，判斷系統的穩定性。 SKIPIF 1 0 （20）已知某負反饋系統的開環傳遞函數如下，試繪制根軌跡，并分析系統穩定的K值范圍。 SKIPIF 1 0 （21）已知線

55、性定常系統的傳遞函數分別表示如下，繪制其bode圖。 SKIPIF 1 0 （22）線性系統的傳遞函數如下，計算其穩定裕度及相應的穿越頻率和截至頻率。 SKIPIF 1 0 （23）已知線性定常系統的傳遞函數分別表示如下，繪制其對數幅頻特性曲線。 SKIPIF 1 0 （24）已知線性定常系統的傳遞函數分別表示如下，繪制其對數幅頻漸近線。 SKIPIF 1 0 （25）已知線性定常系統的開環傳遞函數表示如下，計算其穩定裕度。 SKIPIF 1 0 （26）已知二階系統的傳遞函數表示如下，繪制其Nyquist曲線。 SKIPIF 1 0 （27）已知傳遞函數表示如下，繪制其nichols曲線。

56、SKIPIF 1 0 （28）線性定常系統的狀態方程如下，判定系統的可控性。 SKIPIF 1 0 （29）線性定常系統的狀態方程如下，判定系統的可觀性。 SKIPIF 1 0 （30）已知系統的傳遞函數如下，求頻率為0.110間的頻率響應。 SKIPIF 1 0 （31）已知系統的開環傳遞函數如下，采用精確法和近似法分別計算系統的頻率響應。 SKIPIF 1 0);n1=length(ii);if(n10) disp(The Unstable Poles are:); disp(p(ii);else disp(System is Stable);end（8）num0=5 4 1 0.6 -3

57、 0.5;den0=1 0 0 0 0 0;numc,denc=cloop(num0,den0);r=roots(denc);ii=find(abs(r)1);n1=length(ii);if(n10) disp(The Unstable Poles are:int2str(n1);else disp(System is Stable);end（9）A=2.25 -5 -1.25 -0.5;2.25 -4.25 -1.25 -0.25;0.25 -0.5 -1.25 -1;1.25 -1.75 -0.25 -0.75;P=poly(A);r=roots(P);ii=find(real(r)0)

58、;n=length(ii);if(n0) disp(System is unstable);else disp(System is Stable);end（10）A=0 1;-1 -1;Q=eye(size(A);P=lyap(A,Q);i1=find(P(1,1)0);n1=length(i1);i2=find(det(P)0);n2=length(i2);if(n10&n20) disp(P0正定，系統在原點處的平衡狀態是漸進穩定的);else disp(System is UnStable);end（11）u,t=gensig(square,5,30,0.1);plot(t,u)axis

59、(0,30,-0.5,1.5)（12）num0=20;den0=1 8 36 40 0;numc,denc=cloop(num0,den0);t=0:0.1:10;y,x,t=step(numc,denc,t);plot(t,y)M=(max(y)-1)/1)*100;disp(最大超調量M=num2str(M)%)（13）wn=6;kosi=0.1,0.2,0.707,1.0,2.0;hold on;for kos=kosi num=wn.2; den=1,2*kos*wn,wn.2; step(num,den)end（14）a=-0.5572,0.7814;0.7814,0;b=1,-1;

60、0,2;c=1.9691,6.4493;d=0,0;sys=ss(a,b,c,d);step(sys)（15）num=2,-3.4,1.5;den=1,-1.6,0.8;dstep(num,den)figuredstep(num,den,160)（16）G1=tf(1,2,4,1,10,5,4);G2=tf(3,2,2,7,2);impulse(G1,ro,G2,b*)（17）a=-0.5572,-0.7814;0.7814,0;b=0;0;c=1.9691,6.4493;d=0;x0=1;0;sys=ss(a,b,c,d);initial(sys,x0)（18）u,t=gensig(squa