实验一 Matlab使用方法和程序设计
一、实验目的
1、掌握Matlab软件使用的基本方法；
2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句
3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制
4、熟悉Matlab程序设计的基本方法
二、实验内容
1、帮助命令
使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法；
2、矩阵运算
（1）矩阵的乘法
已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];
求A^2*B
（2）矩阵除法
已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];
B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];
A\B,A/B
（3）矩阵的转置及共轭转置
已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];
求A.', A'
（4）使用冒号选出指定元素
已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];
求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；
（5）方括号[]
用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列
3、多项式
（1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根
（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，
求矩阵A的特征多项式;
求特征多项式中未知数为20时的值；
4、基本绘图命令
（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]
（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制
绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：
（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；
（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线
（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；
6、基本程序设计
（1）编写命令文件：计算1+2+⋯+n<2000时的最大n值；
（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。
三、预习要求
利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。
实验二 Matlab 中控制系统的建模与分析
一、实验目的
1、掌握Matlab 中连续、离散系统各种数学模型的建立方法；
2、掌握Matlab 中各种数学模型之间的转换方法；
3、熟悉Matlab 中控制框图的化简方法；
4、掌握如何使用Matlab 进行系统的稳定性分析；
5、掌握如何使用Matlab 进行系统的可控性、可观测性分析；
6、掌握如何使用Matlab 进行系统的时域数值分析； 二、实验内容
1、连续线性系统的数学模型建立及转换
请用合适的格式，将下面的传递函数模型输入MATLAB 环境，并转换成状态空间形式、零极点形式、画出零极点位置。
采样周期为Ts=0.5s 时，将其转换为离散系统。
332
2342
()(2)[(1)25]
s s G s s s s s ++=++++
2、离散线性系统的数学模型建立及转换
请用合适的格式，将下面的传递函数模型输入MATLAB 环境，并转换成状态空间形式、零极点形式、画出零极点位置。
3、从下面给出的典型反馈控制系统结构子模型中，求出总系统的传递函数与状态方程模型。
4、系统稳定性分析
已知系统的开环传递函数如下，试分别对其闭环系统（单位负反馈）判别稳定性。
(1) )
20)(1(2
100
)(+++=s s s s s G
(2) 3232
(),0.10.20.250.05
z H z Ts z z z -+==--+
5、系统可控性、可观测性分析 判定下面系统的可控、可观测性
⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=01000010,00102102B 00
0113000210
00
20C A ，
6、线性系统时域响应数字仿真 给出一个8阶系统模型
40320
109584118124672842244945365463640320
18576022208812266436380598251418)(2345678
234567+++++++++++++++=s s s s s s s s s s s s s s s s G
并假定系统具有零初始状态。
a) 绘制出单位阶跃响应和脉冲响应曲线；
b) 从单位阶跃响应图上读取最大超调量、调节时间。
c) 若输入信号变为正弦信号()sin(35)u t t =+，绘制出系统时域响应曲线。
三、实验数据处理与分析
记录每个步骤所执行的命令及运行结果
四、预习与思考题
1、认真复习相关内容；
2、按实验指导书内容预先编程。
实验三 SIMULINK模型的建立
一、实验目的
1、掌握使用Simulink进行系统建模的方法；
2、掌握模块编辑的方法
3、掌握模块参数的设置方法；
4、掌握Simulink仿真参数的设置方法。
二、实验内容
1、建立系统模型，观察在单位阶跃信号激励下的响应。
2、建立系统模型，观察在单位阶跃信号激励下的响应。
3、直流电动机拖动系统模型框图如图所示，试用Simulink搭建系统的仿真模型，并绘制出系统在单位阶跃信号作用下的仿真结果曲线。
三、实验数据处理与分析
准确记录各个系统仿真结果。
四、预习与思考题
1、认真阅读教材相关内容；
2、按实验指导书内容做好预习。
实验四 线性系统SIMULINK 仿真
一、实验目的
1、掌握使用Simulink 进行系统建模的方法；
2、掌握模块编辑的方法
3、掌握模块参数的设置方法；
4、掌握Simulink 仿真参数的设置方法。
二、实验内容
1、系统模型框图如图所示，试用Simulink 搭建系统的仿真模型，并绘制出系统在单位阶跃信号作用下的仿真结果曲线。
2、线性系统微分方程为
(4)(3)3524503510sin(4/3)t t y y y
y y e e t π--++++=++ ， 且方程的初始值为(3)(0)1,
(0)(0)1/2,(0)0.2y y y y ==== ，
试用Simulink 搭建系统的仿真模型，并绘制出仿真结果曲线。
----------------------------------------------- 提示：
x 1 = y, x 2 = y (1), x 3 = y (2), x 4 =y (3) x 1 (1) = x 2 x 2 (1) = x 3 x 3 (1) = x 4
x 4 (1) = -24x 4 - 50x 3 - 35x 2 - 10x 1 + u(t)
[]350100000100()000102450351011000(0)[10.50.50.2]()sin(4/3)
T t t X
X u t y X X u t e e t π--⎡⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦===++
三、实验数据处理与分析
准确记录各个系统仿真结果。
四、预习与思考题
1、认真阅读教材相关内容；
2、按实验指导书内容做好预习。
实验五非线性系统SIMULINK仿真
一、实验目的
1、掌握使用Simulink进行系统建模的方法；
2、掌握模块编辑的方法
3、掌握模块参数的设置方法；
4、掌握Simulink仿真参数的设置方法。
二、实验内容
1、建立起如图所示非线性系统的Simulink框图，并观察在单位阶跃信号输入下系统的输出曲线和误差曲线。
2、建立起如图所示非线性系统的Simulink框图，设输入信号为幅值为1.1的阶跃信号，用示波器模块观察系统的输出曲线和误差曲线。
三、预习与思考题
准确记录各个系统仿真结果。
四、预习与思考题
1、认真阅读教材相关内容；
2、按实验指导书内容做好预习。