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_MATLAB在控制系统中应用

控制系统MATLAB计算与仿真 控制系统MATLAB仿真基础 1 控制系统数学模型 2 系统时域分析 3 系统频域分析 4 系统状态空间分析 5 控制系统的MATLAB仿真及计算 6 控制系统设计 MATLAB概述 Matlab=Matrix Laboratory：矩阵实验室 Matlab 语言的首创人是 C. Moler 到九十年代初期，在国际上 30 几个数学类科技应用软件中， Matlab 在数值计算方面独占鳌头，而 Mathematica 和 Maple 则分居符号计算软件的前两名。 MATLAB的主要功能 数值计算功能 符号运算功能 绘图功能 编程功能 丰富的工具箱(ToolBox) Simulink动态仿真集成环境 MATLAB的语言规则 Matlab 区分大小写，它的命令和函数全是小写的 一行可以输入几个命令，用分号“;” 或逗号“,”隔开 续行符： “…”(三个点)，如果语句很长，可用续行符将一个语句写成多行。续行符的前最好留一个空格。 注释符： “%”，其后面的内容为注释，对 Matlab 的计算不产生任何影响 MATLAB的变量 Matlab中变量名是以字母开头，可以由字母、数字或下划线组成 who，whos，clc，clear 系统预定义变量：eps, pi, Inf, NaN, i, j MATLAB数据的输入 直接输入： 同一行中各元素之间用“空格”或“,” (英文状态下) 分开； 行与行之间用 “;” 或“回车”分开 a=[1 2 ; 3, 4] 冒号 “:” 运算符：初值 : 步长 : 终值 a=[1:5]， b=[0:pi/4:pi] 由向量或小矩阵生成：X=[a ; b] 交互式输入：input n=input('Please input n: ') MATLAB的基本语句结构 赋值语句 直接赋值语句：赋值变量=赋值表达式 (赋值表达式后无分号“;”: 命令窗直接显示赋值结果 赋值表达式后加分号“;”：命令窗不显示结果，变量保留在workspace) 函数调用语句：[返回变量列表]=函数名(输入变量列表) MATLAB的基本语句结构 循环语句 for语句：for 变量=向量，循环体，end； s=0; for i=1:2:100 s=s+i; end while语句：while (条件式)，循环体，end； s=0;i=1; while(i<=100) s=s+i; end MATLAB的基本语句结构 跳转语句 if语句： if (条件1) 语句组1; elseif(条件2) 语句组2; else 语句组2; end MATLAB的基本语句结构 跳转语句 switch语句： case (表达式1) 语句组1; case (表达式2) 语句组2; …, … otherwise 语句组n; end MATLAB的M-文件 M-脚本文件 M-函数 function [返回变量列表]=函数名 (输入变量列表) function [a]=dbness(n) a=2*n; end MATLAB的图形可视化 plot函数: 1 控制系统的数学描述与建模 控制系统的数学模型在控制系统的研究中有着相当重要的地位，要对系统进行仿真处理，首先应当知道系统的数学模型，然后才可以对系统进行模拟。同样，如果知道了系统的模型，才可以在此基础上设计一个合适的控制器，使得系统响应达到预期的效果，从而符合工程实际的需要。 按系统性能分：线性系统和非线性系统；连续系统和离散系统；定常系统和时变系统；确定系统和不确定系统。 1、线性连续系统：用线性微分方程式来描述，如果微分方程的系数为常数，则为定常系统；如果系数随时间而变化，则为时变系统。今后我们所讨论的系统主要以线性定常连续系统为主。 2、线性定常离散系统：离散系统指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式。这类系统用差分方程来描述。 3、非线性系统：系统中有一个元部件的输入输出特性为非线性的系统。 微分方程是控制系统模型的基础，一般来讲，利用机械学、电学、力学等物理规律，便可以得到控制系统的动态方程，这些方程对于线性定常连续系统而言是一种常系数的线性微分方程。 如果已知输入量及变量的初始条件，对微分方程进行求解，就可以得到系统输出量的表达式，并由此对系统进行性能分析。 MATLAB提供了ode23、ode45等