控制系统仿真实训_生产仿真实训系统
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《控制系统仿真课程设计》报告
题目： 控制系统仿真实训
专业：自动化
班级： 本自动化124班
姓名： 冯伶俐
指导老师： 李颖琼
实训一 熟悉MATLAB集成环境与基础运算
1．先求下列表达式的值，然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存变量。
2sin850z1
1e2>> z1 =(2*sin(pi*85/180))/(1+exp(2))z1 =
0.2375 12344131,B203，求下列表达式的值： 34787
2．已知 A3657327 A+6*B和A-B+I（其中I为单位矩阵）
ans =
ans =
0
67 A*B和A.*B ans =
309
-72
596
154
241 ans =
0
261-130
A^3和A.^3 ans =
37226
233824
48604
247370
149188
600766
78688
454142
118820 ans =
1728
39304
-64
39304
343
274625
A/B及BA ans =
16.4000-13.6000
7.6000
35.8000-76.2000
50.2000
67.0000-134.0000
68.0000 ans =
109.4000-131.2000 322.8000
-53.0000
85.0000-171.0000
-61.6000
89.8000-186.2000 3．设有矩阵A和B 1234510317A67891112131415,B01617181920921222324254（1）求它们的乘积C；
>> A = [1,2,3,4,5;
6,7,8,9,10;
11,12,13,14,15;
16,17,18,19,20;
21,22,23,24,25];B = [3,0,16;
17,-6,9;
0,23,-4;
9,7,0;
658503
343 0166923470 1311
4,13,11];C = A*B C =
150
258
335
237
423
520
397
588
705
557
753
890
717（2）将矩阵C的右下角3*2子矩阵赋给D；
>> E = [3,4,5];F = [2,3];D = C(E,F)D =
520
397
705
557
890
717（3）保存变量（mat文件）
save D.mat
实训二 MATLAB编程基础
1． 求[100,999]之间能被21整除的数的个数。
>> i=100:999;j=find(mod(i,21)==0);length(j)ans =
2． 利用randn函数产生均值为0，方差为1的6×6正态分布随机矩阵C，然后统计A中大于-0.3，小于0.3的元素个数t。（find语句）。
3．根据261111......，求的近似值。当n分别取100、1000、122232n210000时，结果是多少？
4．有一分数序列：
12, 32, 5813213, 5, 8, 13,
编写一段程序，求前16项的和。
5．已知：
f11,n1f20,n2f1,n3 3fnfn12fn2fn3,n3求f1~f100中：
（1）最大值、最小值、各数之和；（2）正数、零、负数的个数。>> a = 0;b = 0;c = 0;for i = 1:100
if(i==1)
f(i)= 1;
elseif(i==2)
f(i)=0;
elseif(i==3)
f(i)=1;
else
f(i)=f(i-1)-2*f(i-2)+f(i-3);
end
if(f(i)>0)
a = a+1;
end
if(f(i)==0)
b = b+1;
end
if(f(i)
c = c+1;
end end max_f = max(f)min_f = min(f)sum_f = sum(f)a b c 最大值、最小值、各数之和乤 max_f =437763282635
min_f =-899412113528
sum_f =-742745601951
正数、零、负数的个数如下： a = 49
b = 2
c =49
6．有三个多项式p1(x)=x4+2x3+4x2+5,p2(x)=x+2,p3(x)=x2+2x+3,试进行下列操作：
（1）求P(x)=P1(x)+P2(x)P3(x);
（2）求P(x)的根；
（3）当x取矩阵A的每一元素时，求P(x)的值，其中
11.21.4 A0.7523.552.50（4）当以矩阵A为自变量时，求P(x)的值，其中A的值与（3）题相同。>> p1=[1,2,4,0,5];p2=[1,2];p3=[1,2,3];p2=[0,0,0,p2];p3=[0,0,p3];p4=conv(p2,p3);
%p4是p2与p3的乘积后的多项式
np4=length(p4);np1=length(p1);p=[zeros(1,np4-np1)p1]+p4
%求p(x)=p1(x)+p2(x)x=roots(p)
%求p(x)的根 A=[-1 1.2-1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5];y=polyval(p,A)
%x取矩阵A的每一元素时的p(x)值
7． 分别对符号矩阵2xt2tsin(x)e的两个变量求微分。x
实训三 MATLAB图形系统
3sinx]cosx，在x＝0～2π区间取101点，绘制函数曲线。21xx1 = linspace(0,2*pi,100);
y1 = 0.5+3*sin(x1)./(1+x1.^2);plot(x1,y1)1．设y[0.5
2．已知y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成下列操作(x∈（0,10）)：（1）在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线； x = linspace(-pi,pi);y1 = x.^2;
y2 = cos(2*x);y3 = y1.*y2;figure
plot(x,y1,'g--',x,y2,'b:',x,y3,'r-')
（2）在不同的图形窗中分别用条形图、阶梯图、杆图绘制三条曲线。x = linspace(-pi,pi);y1 = x.^2;
y2 = cos(2*x);y3 = y1.*y2;figure
subplot(221)plot(x,y1)
title('y1=x^2')subplot(222)plot(x,y2)
title('y2=cos(2x)')subplot(212)plot(x,y3)
title('y3=y1*y2')
3．绘制极坐标曲线asin(bn)，并分析参数a、b、n对曲线形状的影响。
a=2 b=pi/4 n=2；a=2 b=0 n=3 a=2;b=pi/4;n=2;
theta = 0:0.01:2*pi;rho = a*sin(b+n*theta);polar(theta,rho,'k')
a=2;b=0;n=3;
theta = 0:0.01:2*pi;rho = a*sin(b+n*theta);polar(theta,rho,'k')
由上2图可知，当n为偶数时画出该偶数的两倍个偶数环，当n为奇数时画出奇数个环，参数a控制极坐标的半径，参数b可以对图进行角度旋转。
4．绘制分段函数
t2,0t1z4t211t2,其中t0:0.5:2.5
t22t1,2t3提示：用逻辑表达式求分段函数值。
实训四 SIMULINK仿真控制系统实验
91．利用SIMULINK仿真来实现摄氏温度到华氏温度的转化：TfTc32（Tc范
5围在-10℃～100℃）
2．已知系统的动态结构图模型，绘制其单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线，并判断闭环系统的稳定性。
由scope仿真的曲线可知，改闭环系统是稳定系统。
3．某控制系统结构图如图所示，编程实现如下要求。
（1）利用MATLAB建立上述控制系统的数学模型；
（2）绘制开环系统的Bode图和Nyquist曲线；
（3）判断系统的稳定性，如不稳定，绘制闭环系统的根轨迹点图； 由开环系统的Bode图和Nyquist曲线可知，改系统是不稳定
（4）绘制系统的阶跃响应曲线。
实训五 MATLAB仿真控制应用实验
一．《数值计算》应用
x22x10 1．求三元非线性方程x3z4的解。（提示：solve）
yz1>> a = sym('x^2+2*x+1');b = sym('x+3*z=4');c = sym('y*z=-1');[x,y,z] = solve(a,b,c)x =-1 y =-3/5 z =5/3 1lim1xx的极限。 2．试求>> syms x k y =(1-1/x)^(k*x);limit(y,x,inf)ans = exp(-k)
kx二．《数字电子技术》应用
1．设计一个2位的串行加法器
2．数字电子电路（ABC涵盖八种状态）
三、《电力电子技术》
1．设计单相桥式全控整流电路，变压器一次侧电压220V，变比n1：n2=1:2；电阻为10Ω，用示波器观察变压器一二次侧及负载上的电压。（验证阻性感性负载电压波形）
2．设计三相桥式全控整流电路
四、自动控制原理
1．设计串联控制器对下列系统进行校正，要求校正后系统的静态速度误差系数等于30s-1，相角裕度不低于40°，幅值裕度不小于10dB，截止频率不小于2.3rad/s。
20lg(b)L'(c)0 提示：
''1''0.1cbT设计串联校正环节。
2．已知两子系统传递函数分别为：
57s8G1(s) G2(s)2 试求：
s1s2s9（1）两系统并联连接的等效传递函数,观察其单位阶跃响应；
num1 = [5];den1 = [1,1];num2 = [7,8];den2 = [1,2,9];
[num,den] = parallel(num1,den1,num2,den2);step(num,den)grid on
（2）两系统串联连接的等效传递函数,观察其单位阶跃响应；
num1 = [5];den1 = [1,1];num2 = [7,8];den2 = [1,2,9];
[num,den] = series(num1,den1,num2,den2);step(num,den)grid on
（3）以G2(s)为前向通道函数，以G1(s)为反馈通道函数，观察其单位阶跃响应。
说明：可采用编程和simulink两种方法共同完成num1 = [5];den1 = [1,1];num2 = [7,8];den2 = [1,2,9];
[num,den] = feedback(num2,den2,num1,den1);step(num,den)grid on
实训六 MATLAB仿真控制综合应用
1.液位前馈-反馈控制系统设计及仿真。
要求：编程实现液位的PID控制，设置PID控制参数，计算系统偏差、PID控制输出、前馈补偿控制输出、限幅输出与总输出，绘制给定值、输出值、偏差曲线。
液位被控对象的传递函数是：G(s)250
s250s
2.设置用户图形界面GUI,实现图形绘制功能，实现绘图类型选择、图形颜色选择、图形线性选择。
3.设计一个计算器，要求有数字按钮，至少实现加减乘除四则混合运算，实现显示。
心得体会
为期两周的MATLAB实训在学习与忙碌中度过了，时间虽短，但我们却真真切切的学到了知识，在现实工作中可以运用的知识。
在第一节课，我们便了解到MATLAB是世界上最流行的，应用最广泛的工程计算和仿真软件，它将计算、可视化和编程等功能同时集于开发的环境。同时，我们知道了MATLAB程序的一些最基本的应用和运算，并能够进行一些简单的编程。就这样，实训第一天在期待和兴奋中度过。
接下来的时间，主要是以大家自学和练习为主，老师进行辅导和考察。在学习过程中，不懂得可以相互之间讨论，也可向老师请教，但必须确保自己真正学到了知识，认真的看书并进行编程练习。一天的实习接近尾声时，就是老师考察大家一天收获的时候了，老师会出一些小题目让大家编程。
就这样，仅仅两周的实训就结束了，虽然不能十分熟悉和运用MATLAB的所有程序，但是我们却打下了一定的基础。在以后，当我们真正开始深入学习这门学问时，我们对它将不会再那么陌生，学起来也将轻松许多。这次实训为我们提供了一个很好的学习机会，唯一不足的是时间有点紧，我们不能早这段时间里学到更多的知识。因此，在这两周打下的基础上，我们需要用自己的努力去自学，以获取更多的知识。
知识是无穷无尽的，知识的获取需要一颗上进的心，老师将我们领进了门，下面的路就应该我们自己去走。
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