《控制系统计算机辅助设计-Matlab语言与应用》作业.doc

Matlab 与系统仿真与系统仿真一一 （本题（本题 20 分）分） 已知非线性系统数学表达式为: 122 21220.40.2xxxxx y1 = exp(-2*t); y2 = t.*cos(t.^2); y3 = (1+t.^2).^0.5; subplot(2,1,1),plot(t, y1, t, y2, t, y3),legend('y1', 'y2', 'y3'); subplot(2,1,2),semilogx(t, y1, t, y2, t, y3),legend('y1', 'y2', 'y3');仿真结果如下（2） （本小题（本小题 10 分）分） 采用循环语句在同一窗口中分别画出 sin(x)、sin (3x)、 sin (5x)、 sin (7x) ...... sin (15x) 、sin (19x)在[0，2*pi]的曲线解：源代码如下 参考课本第 30 页例 2-11 x=0:0.05:2*pi; for i=1:2:19 %把把 19 改成改成 5 就知道结果是对的就知道结果是对的y=sin(i*x);plot(x,y)hold on end hold off仿真结果如下三（本题三（本题 20 分）分）系统的传递函数为3243211302( )9458750sssG sssss将其转化为零极点增益模型和部分分式模型，状态空间描述模型， 并画出其奈氏曲线图，博得图，系统阶跃响应曲线，脉冲响应曲线。

解：源代码如下 num=[1,11,30,2];den=[1,9,45,87,50];G1=tf(num,den) G2=zpk(G1)[r,p,k]=residue(num,den);G3=[r,p][a,b,c,d] = tf2ss(num,den);G4=ss(a,b,c,d)subplot(2,2,1),nyquist(G1);gridsubplot(2,2,2),bode(G1);gridsubplot(2,2,3),step(G1);gridsubplot(2,2,4),impulse(G1);grid仿真结果如下Transfer function:s^3 + 11 s^2 + 30 s + 2 -------------------------------- s^4 + 9 s^3 + 45 s^2 + 87 s + 50Zero/pole/gain: (s+6.255) (s+4.677) (s+0.06837) -------------------------------(s+2) (s+1) (s^2 + 6s + 25)G3 =0.3029 - 0.6882i -3.0000 + 4.0000i0.3029 + 0.6882i -3.0000 - 4.0000i1.2941 -2.0000 -0.9000 -1.0000 a = x1 x2 x3 x4x1 -9 -45 -87 -50x2 1 0 0 0x3 0 1 0 0x4 0 0 1 0b = u1x1 1x2 0x3 0x4 0c = x1 x2 x3 x4y1 1 11 30 2d = u1y1 0Continuous-time model. 离散系统的传递函数模型 零极点增益模型 部分分式模型 状态空间描述模型奈氏曲线 博得图 系统阶跃响应曲线 脉冲响应曲线四四 （本题（本题 30 分）分）结合自己所学专业或是自己所感兴趣的问题，编一段实际工 程或是自己所在专业案例的应用程序，程序要能运行成功，并能解决实际生活 中的问题或是能解决专业问题。

并谈谈对 matlab 学习的体会 解：简单运算器的源代码如下 h1=uicontrol(gcf,'style','radio',...'string','加加',...'value',1,...'position',[20 150 40 20],...'callback',[...'k=1;,',...'set(h1,''value'',1),',...'set(h2,''value'',0),',...'set(h3,''value'',0)']);h2=uicontrol(gcf,'style','radio',...'string','减减',...'position',[20 110 40 20],...'callback',[...'k=2;,',...'set(h2,''value'',1),',...'set(h1,''value'',0),',...'set(h3,''value'',0)']); h3=uicontrol(gcf,'style','radio',...'string','乘乘',...'position',[20 70 40 20],...'callback',[...'k=3;,',...'set(h3,''value'',1),',...'set(h2,''value'',0),',...'set(h1,''value'',0)']); e1=uicontrol(gcf,'style','edit',...'position',[80 150 100 20]); e2=uicontrol(gcf,'style','edit',...'position',[80 110 100 20]); e3=uicontrol(gcf,'style','edit',...'position',[80 70 100 20]); b1=uicontrol(gcf,'style','pushbutton',...'string','运算运算',...'position',[200 150 80 30],...'callback',[...'x=str2num(get(e1,''string''));,',...'y=str2num(get(e2,''string''));,',...'switch k,',...'case 1,',...'z=x+y;,',...'case 2,',...'z=x-y;,',...'case 3,',...'z=x*y;,',...'end,',...'set(e3,''string'',num2str(z))']); b2=uicontrol(gcf,'style','pushbutton',...'string','退出退出',...'position',[200 100 80 30],... 'callback','close');运行结果如下Matlab 的学习体会 学了 Matlab，第一感觉是很好很强大，尤其是矩阵运算、绘制图形的功能， 非常实用，刚好可以用来解决一些线性代数的问题，不过要想学好学精它，也 不容易，真的非下一番苦功夫不行。

记得以前看过一些学术期刊，里面出现了 一些比如鲁棒性可控性、稳定性、函数模型、最优化问题、人工神经网络、 建模、最优控制器、PID 等等一大堆不知所云的名词和术语，现在学了 Matlab 之后，才有一些大概的认识最近我在网上发现原来还可以用 Matlab 在电子信 息工程和电子电路分析与设计中也有广泛的应用，比如说 ML4835 复合 PFC/CFL 小型荧光灯基于 Matlab 的电力电子电路仿真方法Matlab 具备高效、 可视化及推理能力强等特点密切相关，是目前工程界流行最广的科学计算语言， 涉及的课程范围有电路、信号与系统、数字信号处理、控制系统等，可以说有 广泛的工程背景Matlab 与系统仿真课堂作业与系统仿真课堂作业1、对合理的 θ 范围选取分别绘制出下列极坐标图形 （《控制系统计算机辅助设计- MATLAB 语言与应用（第 2 版） 》薛定宇著，清华大学出版社，课本第 70 页的 15 题） （ρ、θ 表示 RHO and THETA ，源代码中用 r 和 t 代替 ）)7(cos1① / )sin(① )2/7cos(① 0013. 1①32解：源代码如下 参考课本第 43 页例 2-24t1=0:0.01:4*pi; t2=0:0.01:4*pi; t3=0.01:0.01:4*pi; t4=0:0.01:2*pi;r1=1.0013*t1.^2; r2=cos(7*t2/2);r3=sin(t3)./t3; r4=1-cos(7*t4).^3;subplot(2,2,1),polar(t1,r1); subplot(2,2,2),polar(t2,r2); subplot(2,2,3),polar(t3,r3); subplot(2,2,4),polar(t4,r4);仿真结果如下2、电路图如下，R=1.4 欧，L=2 亨，C=0.32 法，初始状态：电感电流为零，电容电压为 0.5V，t=0 时刻接入 1V 的电压，求 0

（不知道对不对）Vs=1Vt=0RLC+-)(ti)(tvo解：源代码如下clear clcclose t0=0; tfinal=15; x0=[0.5;0]; %初始化，电感电流为 0，电容电压为 0.5v %tol=0.001; %数值计算精度 [t,x]=ode45('elecsys',t0,tfinal,x0); %elecsys 是系统微分方程的描述函数 figure(1) subplot(211) plot(t,x(:,1)) title('capacitor voltage') xlabel('time-sec') subplot(212) plot(t,x(:,2)) title('current of L') xlabel('time-sec') figure(2) vc=x(:,1); i=x(:,2); plot(vc,i); title('current versus capacitor voltage') xlabel('capacitor voltage') ylabel('current')。