测控系统仿真基础_1-2(编程环境及基本语法)

MATLAB基础及其使用初步
(5)方阵的相关计算: 求逆：inv(A) 求行列式：det(A) 求特征值和特征向量：［V,D］=eig(A)
MATLAB基础及其使用初步 2.程序流程控制 MATLAB 1）for for
end 2）while
5
(1)直接输入:矩阵生成不但可以使用纯数字（含复数），
也可以使用变量（或者说采用一个表达式）。矩阵的元素直
接排列在方括号内，行与行之间用分号隔开，每行内的元素
使用空格或逗号隔开。大的矩阵可以分行输入，回车键代表
分号。
1 2 3 A 4 5 6
7 8 9
A = [1 2 3 ；4 5 6 ；7 8 9]
MATLAB基础及其使用初步
2.1.2 MATLAB的主要特点 MATLAB的主要功能是用于矩阵运算，它具有丰富的
矩阵运算函数，能够在求解诸如各种复杂的计算问题时更简 捷、高效、方便。同时，MATLAB作为编程语言和可视化 工具，由于功能强大，界面直观，语言自然，使用方便，可 解决工程、科学计算和数学学科中的许多问题，是目前高等 院校与科研院所广泛使用的优秀应用软件，目前已经在信号 处理、系统识别、自动控制、非线性系统、模糊控制、优化 技术、神经网络、小波分析等领域得到了广泛的应用。 MATLAB之所以能得到广泛的应用，是因为它具有如下的 特点：
MATLAB基础及其使用初步
(3)判断矩阵的大小: ［m,n］=size(A)：返回矩阵的行列数m与n length(A)=max(size(A))：返回行数或列数的最大值。 (4) +（加），-（减），*（乘），＼（矩阵左除），/（矩 阵右除），.*（矩阵点乘），.＼（矩阵点左除），./（矩 阵点右除)，.∧ 只有维数相同的矩阵才能进行加减运算，只有方阵才可 以求幂，点运算是两个维数相同矩阵对应元素之间的运算， 只有当两个矩阵中前一个矩阵的列数和后一个矩阵的行数相

控制系统仿真技术在工业自动化中的 应用案例
案例1： 案例2： 案例3：
使用仿真技术优化工业生产过程，提高产 品质量和生产效率。
仿真可用于工业机器人的路径规划和运动 控制，提高机器人制造的精度和效率。
通过仿真模拟电力系统的运行，评估电网 的可靠性和稳定性。
1
需求分析
明确仿真目的和需求，确定仿真模
模型建立
2
型的范围和细节。
选择合适的模型类型，通过数学表
达式或图形化界面建立仿真模型。
3
参数设置
设置仿真模型的参数，如控制器参
仿真运行
4
数、传感器参数和环境参数。
运行仿真模型并记录仿真结果，包 括系统的动态响应和性能评估。
仿真模型的建立和验证
建立
选择适当的建模方法，如物理建模、经验建 模或数学建模，以及相应的建模工具。
验证
使用实测数据或理论分析验证仿真模型的准 确性和可靠性。
仿真参数的设置和调整
灵敏度分析
通过改变某些参数来评 估系统对参数变化的敏 感性。
优化
使用优化算法寻找最佳 参数组合，使系统达到 预期性能。
鲁棒性分析
评估系统对参数不确定 性和外部干扰的抗干扰 能力。
仿真结果的评价和分析
数据分析
对仿真结果进行统计分析、 频谱分析等，从中获取系统 的性能指标。
趋势分析
通过绘制曲线图等方式，找 出系统响应的趋势和规律。
性能评估
根据仿真结果，评估系统在 不同工况下的性能和稳定性。
仿真技术的应用领域
1 工业自动化
2 航天航空
仿真可用于工业控制系统的设计、优化 和计 和验证，以及飞行器性能评估。
3 电力系统
4 交通运输

CDMA Reference Blockset模块库 为CDMA IS-95A标准的无线通信系统的创建和仿真；
Communications Blockset模块库 为通信系统仿真模块组； Control System Toolbox模块库 用于控制系统专业方向的设计与仿真； 为摩托罗拉HC12嵌入模块组；
Additional Math & Discrete 其他数学和离散模块库；
•
User-Defined Functions 用户自定义模块库；
•
Simulink的专业模块库
• 主要用于具体专业方面的建模与仿真，共有33个专业模块库； • 如：
Aerospace Blockset 模块库 用于航空航天专业方向的仿真；
默认信号线为标量信号线；向量信号线是用来传递多个信
号的线。 • 如果无须另行更改设置，系统会根据模块的输入/输出功 能自动识别信号线种类。
关于信号线操作
• 信号线的绘制：左键选中模块1+Ctrl+左键选中模块2（或拖指针）；
• 信号线的标签：双击再添加标签（或左键单击，再点右键输标签）；
• 信号线的复制：Edit+Copy+Paste,或单击+右键菜单，或Ctrl+C&Ctrl+V； • 信号线的剪切: Edit+Cut,或菜单选Cut,或Ctrl+X; • 信号线的删除: Edit+Delete,右键菜单Delete,左键选+Delete; • 信号线的移动: 左键单击按住拖动； • 信号线的折弯：左键选中信号线在折弯点按Shift不放，拖动； • 信号线的分支：选中信号线+Ctrl建拉动至其他模块； • 信号线的分离： 左键选中模块+Shift+按住左键将模块移至其他位置；

Matlab控制系统仿真基础目录1.显示完整多项式2.多项式乘、除、求导、求值、求根3.表达式通分4.拉普拉斯变换5.生成传递函数6.零极点增益模型7.传递函数和零极点增益模型转换8.系统的动态性能指标9.Sigmoid函数10.pzmap绘制传递函数的零极点分布图1. 显示完整多项式>> p = [1 2 3]p =1 2 3>> f = poly2sym(p)f =x^2 + 2*x + 32. 多项式乘、除、求导、求值、求根>> p1 = [1 5 7];>> p2 = [1 3];>> p = conv(p1, p2)p =1 8 22 21>> f = poly2sym(p)f =x^3 + 8*x^2 + 22*x + 21>> [q, r] =deconv(p1, p2)q =1 2r =0 0 1>> dp = polyder(p)dp =3 16 22>> fx = polyval(p, 1)fx =52>> p = [1 -5 6]; f = poly2sym(p)f =x^2 - 5*x + 6>> x = roots(p)x =3.00002.00003. 表达式通分>> syms x>> y = 1/(x-1) + 2/(x-2);>> [num, den] = numden(y)num =3*x - 4den =(x - 1)*(x - 2)4. 拉普拉斯变换>> syms x s>> y = sin(2*x); Fy = laplace(y)Fy =2/(s^2 + 4)>> y1 = x^2; Fy1 = laplace(y1)Fy1 =2/s^3>> Fs = 1/s^2; f = ilaplace(Fs)f =t5. 生成传递函数>> num = [1 1];>> den = [1 0 2 3];>> sys = tf(num, den)sys =s + 1-------------s^3 + 2 s + 3Continuous-time transfer function.6. 零极点增益模型>> z = [-1]; p = [-2 -5]; k = 10;>> sys = zpk(z, p, k)sys =10 (s+1)-----------(s+2) (s+5)Continuous-time zero/pole/gain model.7. 传递函数和零极点增益模型转换>> num = [1 1]; den = [1 5 6];>> sys = tf(num, den)sys =s + 1-------------s^2 + 5 s + 6Continuous-time transfer function.>> [z, p, k] = tf2zp(num, den) %传递函数转换为零极点增益模型z =-1p =-3.0000-2.0000k =1>> [n, d] = zp2tf(z, p, k) %零极点增益模型转换为传递函数n =0 1 1d =1 5 68. 系统的动态性能指标传递函数为 G(s)=1/(s^2+s+1) 的系统的动态性能指标,包括峰值响应、调节时间、稳态值等G = tf(1, [1 1 1]);step(G);% 在阶跃响应曲线图中,右键,选择charateristics,调出响应动态性能指标阶跃响应9. Sigmoid函数Sigmoid函数的数学公式为 f(x) = 1/(1 + exp(-x)); 它是常微分方程 dy/dx = y(1-y) 的一个解f = '1/(1 + exp(-x))';fplot(f, [-10 10]);title('Sigmoid 函数, f = 1/(1 + exp(-x))');Sigmoid函数10. pzmap绘制传递函数的零极点分布图>> sys = tf([1 2 1], [1 5 6]) %传递函数模型sys =s^2 + 2 s + 1-------------s^2 + 5 s + 6Continuous-time transfer function.>> pzmap(sys);零极点图。