Matlab仿真实验教程.docx

的试验仿真试验一在限制系统模型建立及仿真中的应用1试验二典型系统的时域响应分析13试验三线性限制系统的根轨迹及频域分析17试验四线性系统的校正22附录一6.5限制系统工具箱函数和结构化的限制语句30附录二基本模块介绍34试验一在限制系统模型建立及仿真中的应用一、基本操作及运用1.试验目的D驾驭仿真软件的安装及启动，熟识工作环境平台。2）吩咐窗口，包括工具条以及菜单选项的运用；语言的基本规定，包括数值的表示、变成命名规定、基本运算符、预定义变后以及表达式等。3）图形绘制功能、M文件程序设计和线性限制系统传递函数模型的建立等。2 .试验仪计算:机一台，软件1套3 .试验内容D的启动这里介绍装入硬盘后，如何创建的工作环境.方法一的工作环境由创建，该程序驻留在文件夹中。它的图标是。只要从我的电脑或资源管理器中去找这个程序，然后双击此图标，就会自动创建如图1所示的6.5版的工作平台。图1在英文平台上的6.5工作平台方法二假如常常运用，则可以在桌面上创建一个快捷方式图标。具体方法为：把我的电脑中的图标用鼠标点亮，然后干脆把此图标拖到桌面上即可。此后,脆双击桌面上的图标,就可建立图1所示的工作平台。2）工作环境平台桌面平台是各桌面组件的展示平台，默认设冏.状况下的桌面平台包括6个窗口，具体如下：窗口6比早期版本增加/一个窗口。该窗口不能进行任何计算任务的操作，只用来进行一些整体的环境参数的设置。吩咐窗口（）吩咐窗口是对进行操作的主要载体，默认的状况下，启动时就会打开吩咐窗口，显示形式如图17所示。一般来说，的全部函数和吩咐都可以在吩咐窗口中执行。在吩咐窗口中，吩咐的实现不仅可以由菜堆操作来实现,也可以由吩咐行操作来执行。事实上，驾驭吩咐行操作是走入世界的第步，吩咐行操作实现了对程序设计而言简洁而又重要的人机交互，通过对吩咐行操作，避开了编程序的麻烦，体现了所特有的敏捷性。卜面就具体介绍吩咐行操作。在运行后，当吩咐窗口为活动窗11时，将出现一个光标，光标的左侧还出现提示符“>>”，表示正在等待执行吩咐。为求得表达式的值，只需依据语言规则将表达式输入即可，结果会自动返回，而不必像其他的程序设计语言那样，编制冗长的程序来执行。当须要处理相当繁琐的计算时，可能在一行之内无法写完表达式，可以换行表示，此时须要运用续行符“”否则将只计算一行的值，而不理睬该行是否已输入完毕。运用续行符之后会自动将前一行保留而不加以计算，并及下一行连接，等待完整输入后再计算整个输入的结果。在吩咐行操作中，n些键盘按键可以供应特别而便利的编辑操作。比如：“t”可用于调出前一个吩咐行，“I”可调出后一-个吩咐行，避开了重新输入的麻烦。当然下面即将讲到的历史窗口也具有此功能。举例如自动限制理论书p409411中简洁数学运算和矩阵运算.请在吩附窗口中对这些例子进行验证。历史窗口（）历史吩咐窗口是6新增加的一个用户界面窗口，默认设置下历史吩咐商口会保留自安装时起全部吩咐的历史记录，并标明运用时间，以便利运用者的直询。而且双击某一行吩咐，即在吩咐窗口中执行该吩咐。发行说明书窗口（）发行说明书窗口是6所特有的，用来说明用户所拥彳i的公司产品的工具包、演示以及帮助信息.当选中该窗口中的某个组件之后，可以打开相应的窗11工具包。当前书目窗口()在当前书目窗口中可显示或变更当前书目，还可以显示当前书目卜的文件，包括文件名、文件类型、最终修改时间以及该文件的说明信息等并供应搜寻功能。工作空间管理窗11O工作空间管理窗II是的重要组成部分。在工作空间管理窗【I中将显示全部H前保存在内存中的变量的变量名、数据结构、字节数以及类型，而不同的变量类型分别对应不同的变量名图标。3)窗口(1)工具条窗口工具条如图2所示。1.F脆打开编辑/调试窗通过选中M文件打开编辑/调试器I一或通过选中文件打开模型窗D3S许？打开阅读或I打开分类帮助窗图2在英文平台上的65工具条(2)菜单选项工作窗具有标准的界面，因此，可以通过工作菜单中的各种选项来实现对工作窗中内容的操作，此处仅介绍运用较多的菜单操作。基本文件操作选项打开编辑/调试器、新图形窗、用的文件通过已有M文件打开编辑/谢试器编辑操作【】选项剪切旻制粘贴清除吩咐窗里的显示内容，但它不清除工作存中的变51环境下工作窗管理【】选项假如没有图形的话，则只有一个【1.】选项；假如有图形的话，则会有相应的图形窗选项。帮助(选项打开分类帮助窗打开函数文件指令名帮助窗打开以超文木形式存储的帮助文件主页打开演示窗主页注册图标、版本、制造商和用户信息4）的基本规定（1）数值的表示的数值采纳十进制，可以带小数点或负号。以下表示都合法。O,TOO,0.008,12.752.1.86.8.2e52（2）变量命名规定变量名、函数名：字母大小写表示不同的变量名。如A和a表示不同的变量名；是定义的正弦函数，而，等都不是。变量名的第一个字母必需是英文字母，最多可包含31个字符（英文、数字和下连字符）。如A21是合法的变量名，而3A21是不合法的变量名。变星名中不得包含空格、标点，但可以有卜连字符。如变送名A21是合法变重名，而A,21是不合法的。（3）基本运算符表达式的基本运算符见表1。表1表达式的基本运算符数学表达式运算符表达式加a+b+a+b减a-ba-b乘a×b*a*b除a÷b/或或ab¥*ab说明用左斜杠或右斜杠分别表示“左除”或“右除”运算。对标量而言，这两者的作用没仃区分：对矩阵来说，“左除”和“右除”将产生不同的经果。（4）默认的预定义变量在中有一些预定义变量O。每当启动，这些变量就被产生。用户在定义变量时，尽量避开表2所列预定义变量名，以免产生混淆。表2的预定义变量预定义变舐含义预定义变最含义计算结果的缺省变量名或未定式，如0/0机器零阈值函数输入宗量数目浮点运算次数函数输出宗房数H或无穷大，如1/0最大正实数i或j虚单元i=j=Q最小正实数圆周率兀（5）表达式书写表达式的规则及“手写算式”几乎完全相同。i）表达式由变量名、运驾符和函数名组成。）表达式将按常规相同的优先级自左至右执行运算。）优先级的规定为：指数运算级别最高，乘除运算次之，加减运算级别最低。）括号可以变更运算的次序。5）图形绘制在二维曲线绘制中，最基本的指令是O函数。假如用户将X和y两组数据分别在向量X和了中存储，且它们的长度相同，调用该函数的格式为：（A./）这时将在一个图形窗口上绘出所须要的：维图形。请在吩咐窗口提示符“>>”下，完成下述任务：（1）可在吩咐商提示符“>>”下键入，可得到（）函数的相关内容,如曲线颜色和线型的变更。（2）绘制个周期内的正弦曲线。i）先产生自变/t向Sb）由给出的自变量向量求取其正弦函数值向最。）调用（）函数绘制曲线。输入0:0.01:3*;（x）;,O（3）在一个绘图窗11上同时绘制多条曲线输入050:4*;y=（3）;（3）.*（3*0;（,'，0,'，,0,，）这两个例子来自自动限制理论书MU-412,运行这两个例子，看书中说明是否能得到验证.6）M文件程序设计作为种高级语言，它不仅可以如前所介绍的那样，以种人机交互式的吩咐行的方式工作，还可以像、C等其他高级计算机语言一样进行限制流的程序设计（语言的流程限制语句主要有、及等4种语句，这4种流程限制语句功能介绍见附录一）。限制流，即编制一种以.m为扩展名的程序（简称Y文件）。由于商用的软件是用C语言编写而成。因此，M文件的语法及C语言特别相像。村广阔参与建模竞赛且学过C语言的同学来说，M文件的编写是相当简洁的.建立和运行M文件程序的过程如下：打开M文件编辑窗口，在图1中选择一TM一菜单项实现在M文件偏辑窗口健入M文件的各行I如在编辑窗口健入下面5行050:4*;y=(3):(3).*(3*t);'0,'',0,'')；®保存文件：在图2中选择一菜单项，保存文件.例如可健入1,上述吩咐行就保存为1调试运行M文件程序：可在图中选择一菜单项，全速运行M文件程序.也可用鼠标点击行号后短横线，给程序设置断点，选择一,单步运行M文件程序，并依据工作空间管理窗口()结果了解每条指令的功能。要求按上面的过程来建立M文件程序，并用和两种方式来调试运行M文件图3建立和运行M文件程序的过程7)线性系统的传递函数模型若要在环境下得到传递函数的形式，可以调用()函数。该函数的调用格式为G=()其中，分别为系统传递函数的分子和分母E项式系数向量。返回的C为传递函数形式。但假如分子或分母多项式给出的不是完全的绽开的形式，而是若干个因式的乘枳，则事先须要将其变换为完全绽开的形式，两个多项式的乘枳在卜借用卷积求取函数()得出，其调用格式为(P12)其中PI和P2为两个多项式，调用这个函数就能返回乘枳多项式p。假如有'3个多项式的乘枳，就须要嵌套运用此函数，即(pl(p23)或(P12)3)请留意在调用时括号的匹配。还支持一种特别的传递函数的输入格式，在这样的输入方式下，应当先用('s')定义传递函数算子，然后用数学表达式干脆输入系统的传递函数。请自己通过下面两个例子来演示和驾驭()和('s')算子这两种输入方式。例1设系统传递函数输入下面的吩咐=1,5,3,2;=lr2,4,3.1;%分子多项式和分母多项式G=(,);%这样就获得系统的数学模型G了。这些吩咐可在吩咐行输入也可编成一个M文件。在提示符“>>”卜键入G,或省略最终吩咐中分号，则可显示该数学模型。»G%下面是的显示结果s'3+5s'2+3s+2s4+2s3+4s2+3s+1如采纳其次种输入法，则输入F面的吩咐('s');(s3+5*s*2+3*s+2)/(s4+2*s3+4*s*2+3*s+1)；例2设系统传递函数C=S+Ss'+2?+太+4可采纳上面两种输入方式、其吩咐和实现步骤同例1.例3设系统传递函数G5(8+2.4)(S+1)2(j2+is+4)(2+i)此提分子或分母多项式给出的不是完全绽开的形式,而是若卜个因式的乘积，采纳O第一种输入法之前，应先用()函数获得分子和分母多项式给出的完全绽开的形式和，即输入吩咐(0t5,1,2.4);(1,1,1,1),1,314),1,0,1)：0峪吾句没有分号结尾，故将显示系统传递函数5s+12s'6+5s5+12s4+16s-3+15s-2+11s+4用和子方法可以更直观地输入系统模型，输入吩咐为Cs*)5*(2.4)/(1)2*(s2+3*4)*(s2÷l);有前面的例子可以看出，在语言环境表示一个传递函数是很简洁的。假如有了传递函数G,则提取系统的分子和分母多项式可以由0函数来实现.如输入吩咐：Cs,)5*(2.4)/(1)2*(s2+3*4)*(s-2+l)(G,'v')%其中'、，'表示想获得数值屏幕显示：000005