机械控制工程基础实验指导书完整版
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机械控制工程基础实验
指导书
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
河南机电高等专科学校
《机械控制工程基础》
实验指导书
专业:机械制造与自动化、起重运输机械设计与制造等
机械制造与自动化教研室编
2012年12月
目录
实验任务和要求
一、自动控制理论实验的任务
自动控制理论实验是自动控制理论课程的一部分,它的任务是:
1、通过实验进一步了解和掌握自动控制理论的基本概念、控
制系统的分析方法和设计方法;
2、重点学习如何利用MATLAB工具解决实际工程问题和计算
机实践问题;
3、提高应用计算机的能力及水平。
二、实验设备
1、计算机
2、MATLAB软件
三、对参加实验学生的要求
1、阅读实验指导书,复习与实验有关的理论知识,明确每次实验的目的,了解内容和方法。
2、按实验指导书要求进行操作;在实验中注意观察,记录有关数据和图像,并由
指导教师复查后才能结束实验。
3、实验后关闭电脑,整理实验桌子,恢复到实验前的情况。
4、认真写实验报告,按规定格式做出图表、曲线、并分析实验结果。字迹要清
楚,画曲线要用坐标纸,结论要明确。
5、爱护实验设备,遵守实验室纪律。
实验模块一 MATLAB基础实验
——MATLAB环境下控制系统数学模型的建立
一、预备知识
的简介
MATLAB为矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,由美国MathWorks公司出品的商业数学软件。主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
来源:20世纪70年代,美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担,用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代,MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。
地位:和Mathematica、Maple并称为三大数学软件,在数学类科技应用软件中,在数值计算方面首屈一指。
功能:矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。
应用范围:工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
图1-1 MATLAB图形处理示例
的工作环境
启动MATLAB,显示的窗口如下图所示。
MATLAB的工作环境包括菜单栏、工具栏以及命令运行窗口区、工作变量区、历史指令区、当前目录窗口和M文件窗口。
(1)菜单栏用于完成基本的文件输入、编辑、显示、MATLAB工作环境交互性设置等操作。
(2)命令运行窗口“Command Window”是用户与MATLAB交互的主窗口。窗口中的符号“》”表示MATLAB已准备好,正等待用户输入命令。用户可以在“》”提示符后面输入命令,实现计算或绘图功能。
说明:用户只要单击窗口分离键,即可独立打开命令窗口,而选中命令窗口中Desktop菜单的“Dock Command Window”子菜单又可让命令窗口返回桌面(MATLAB桌面的其他窗口也具有同样的操作功能);在命令窗口中,可使用方向键对已输入的命令行进行编辑,如用“↑”或“↓”键回到上一句指令或显示下一句命令。
(3)工作变量区“Workspace”指运行MATLAB程序或命令所生成的所有变量构成的空间。用户可以查看和改变工作变量区的内容。包括变量的名称、数学结构,该变量的字节数及类型。
(4)历史指令区“Command History”显示命令窗口中所有执行过的命令。一方面可以查看曾经执行过的命令;另一方面可以重复利用原来输入的命令行。
图1-2 MATLAB的系统界面(一)
(5)当前目录窗口“Current Directory”显示当前用户工作所在的路径,窗口包括菜单栏、当前目录设置区、工具栏和文件的详细列表。
图1-3 MATLAB的系统界面(二)
的M文件
所谓M文件,就是用户把要实现的命令写在一个以.m为扩展名的文件中。与在命令窗口中输入命令行方式相比,M文件的优点是可调试、可重复使用。在打开的M文件窗口中输入程序,用Debug和Breakpoints菜单中的选项,就可以进行单步运行、分段运行、设置和取消断点等对程序进行调试。
M文件分为函数式M文件和程序式M文件。一般来说,程序式M文件用于把很多需要在命令窗口输入的命令放在一起,就是命令的简单叠加;而函数式 M文件用于把重复的程序段封装成函数供用户调用。
建立:由Matlab桌面的File菜单可以打开或新建一个M文件窗口。下面是一个程序式M文件的例子。在新建立的M文件窗口输入下列命令行,并以文件名保存。在Matlab的命令窗口键入“flower”,将会执行该文件画出图形。
例1:程序式M文件
th=-pi::pi;
polar(th,rho)
调用该命令文件时,不需要输入参数,文件自身可建立需要的变量。当文件执行完毕后,变量th和rho保存在工作变量区。
例2:函数式文件
function c=myfile(a,b);
一旦函数式M文件建立,在MATLAB 的命令窗口或在其他文件中,就可以用下列命令调用:
a=4;
b=3;
执行结果为:
c=