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1.2 MATLAB绘制单响应曲线
（2）命令窗口 命令窗口是用户与MATLAB交互的窗口，窗口中的符号“>>”表示MATLAB已 准备好，可以输入命令，实现计算或绘制图形。
（3）命令历史窗口 显示所有命令的历史记录，并标明使用时间。双击任一条命令行，即可在命令 窗口中执行该行命令，并显示其执行的结果。单击任一命令行，再按“Enter”键， 与双击命令行的结果一样。
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1.1 比例环节
引导问题： 1．自动控制的含义； 2．比例环节输入量与输出量关系； 3．控制系统扰动量的影响；
1.1.1 自动控制与自动控制系 统 1．自动控制概念
控制：是使某些物理量按指定的规律变化（包括保持恒定），以保证生产的 安全性，经济性及产品质量等要求的技术手段。 自动控制：就是应用自动化仪表或控制装置代替人，自动地对机器设备或生产 过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求。
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§稳： 指动态过程的平稳性
控制系统动态过程曲线
如上图所示，系统在外力作用下，输出逐渐与期望值一致，则 系统是稳定的，如曲线①所示；反之，输出如曲线②所示，则 系统是不稳定的。
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§快： 指动态过程的快速性
快速性即动态过程进行的时间的长短。过程时间越短，说明系 统快速性越好，反之说明系统响应迟钝，如曲线①所示。 稳和快反映了系统动态过程性能的好坏。既快又稳，表明系统 的动态精度高。
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下面根据不同的信号源来分析自动控制的几种基本控制方式
• 开环控制 – 按给定值操纵的开环控制 – 按干扰补偿的开环控制
• 按偏差调节的闭环控制 • 复合控制
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一、按给定值操纵的开环控制
•开环控制——系统的输出端与输入端之间不存在反馈 回路，输出量对系统的控制作用没有影响。
给定值 计算
执行
干扰
受控对象 被控量
按给定值操纵的开环控制系统原理方框图
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炉温控制系统
给定炉温T0 定时开关
电阻丝
实际炉温T
炉子
炉温控制系统原理方框图
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按给定值操纵的开环控制
特点：控制装置只按给定值来控制受控对象
优点：控制系统结构简单，相对来说成本低。
干扰 被控量
被控对象
测量 按偏差调节的系统原理方框图
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如上图所示，反馈回来的信号与给定值 相减，即根据偏差进行控制，称为负反 馈，反之称为正反馈。
这种控制方式控制精度较高，因为无论是干扰的作用， 还是系统结构参数的变化，只要被控量偏离给定值， 系统就会自行纠偏。但是闭环控制系统的参数如果匹 配得不好，会造成被控量的较大摆动，甚至系统无法 正常工作。
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解：由基尔霍夫定律得:
ur RiC 1idt
uc C1 idt
(2 1)
式中: i为流经电阻R和电容C的电流,消去中间变
量i,可得:
RCduc dt
uc
ur
(2 2)
令 RC T（时间常数），则微分方程为：
T
duc dt
uc
ur
(2 3)
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三、传递函数举例说明
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准： 指系统在动态过程结束后，其被控量（或反馈量） 与给定值的偏差，这一偏差称为稳态误差，是衡量稳态 精度的指标，反映了系统后期稳态的性能。
以上分析的稳、快、准三方面的性能指标往往由于 被控对象的具体情况不同，各系统要求也有所侧重， 而且同一个系统的稳、快、准的要求是相互制约的。
U i(s) L s R 1 /sC I(s) Uo(s)1/sCI(s)
则传递函数为
U U o i((s s))L s 1 R /s C 1/sCL C s2 1 R C s1
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1.1 比例环 节
K
c(t)
K
1
r(t)
R(s)
C(s)
0
t
a)
b)
图1-2 比例环节功能框及阶跃响应
1 2 3
例1-2 以矩阵格式输入数据，
A
2
3
1
ห้องสมุดไป่ตู้
3 2 1
适用于：存在强干扰且变化比较剧烈的场合。
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水位高度控制系统原理图
水位高度控制系统原理方框图
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三、按偏差调节的闭环控制
q 特点：通过计算被控量和给定值的差值来控制被控对象。
q优点：可以自动调节由于干扰和内部参数的变化 而引起的变动。
给定值
E
计算比较
－
执行
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1.2 MATLAB绘制单响应曲线 2．MATLAB软件操作界面 （1）启动MATLAB 启动MATLAB的方法很多，最常用的方法是直接双击桌面上的快捷图 标，若桌上没有快捷方式图标，可由开始启动。即“开始”→“程序” →“MATLAB 6.5”。
图1-4 MATLAB默认的桌面平台
例1.
如图所示的RLC无源
网络，图中电感为L
L
（亨利），电阻为R
（欧姆），电容为C （法），试求输入电
ui
压ui(t)与输出电压 uo(t)之间的传递函数
。
R
i C uc
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为了改善系统的性能，常引入图示的无源网络作为校正元件。无源网络通常由 电阻、电容、电感组成，利用电路理论可方便地求出其动态方程，对其进行拉 氏变换即可求出传递函数。这里用直接求的方法。因为电阻、电容、电感的复 阻抗分别为R、1∕Cs、Ls，它们的串并联运算关系类同电阻。
1）恒值控制系统
2）随动控制系统
（2）按照系统传递信号特点分类 1）连续控制系统 2）离散控制系统
3）程序控制系统
（3）按照系统的元件特性分类
1）线性控制系统
2）非线性控制系统
（4）按系统中的参数对时间的变化情况分类 1）定常系统 2）时变系统
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1.1 比例环 节 1.1.2 比例环节组成与工作原 理
被控量 H '
测量 自动控制方框图
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在上图中，除被控对象外的其余部分统称为控制装置，它必须 具备以下三种职能部件。
u测量元件：用以测量被控量或干扰量。 u比较元件：将被控量与给定值进行比较。 u执行元件：根据比较后的偏差，产生执行作用，去操
纵被控对象
参与控制的信号来自三条通道，即给定值、干扰量、被控量。
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飞机自动驾驶系统原理图
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控制任务：系统在任何扰动作用下，保持飞机俯仰角不变。 被控对象：飞机。
被控量： 飞机的俯仰角 。
俯仰角控制系统原理方框图
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四、复合控制
复合控制就是开环控制和闭环控制相结合的一种控制。实质 上，它是在闭环控制回路的基础上，附加了一个输入信号或 扰动作用的顺馈通路，来提高系统的控制精度。
缺点：对可能出现的被控量偏离给定值的偏差没有 任何修正能力，抗干扰能力差，控制精度不高。
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二、按干扰补偿的开环控制
定义：利用干扰信号产生控制作用，以及时 补偿干扰对被控量的直接影响。
计算
测量 执行
干扰 被控量
受控对象
特点：只能对可测干扰进行补偿，对不可测干扰以及受控对 象、各功能部件内部参数变化对被控量的影响，系统自身无 法控制。
气动阀门
流入
Q1
浮子
水箱 H
水位自动控制系统
流出 Q2
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•给定值：
控制器刻度盘指针标定
的预定水位高度；
流入
Q1
•测量装置：
气动阀门
控制器 浮子
浮子； •比较装置：
水箱 H
流出 Q2
控制器刻度盘；
水位自动控制系统
•干扰：
水的流出量和流入量的 变化都将破坏水位保持 恒定；
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1.2 MATLAB绘制单响应曲线
引导问题： 1．专业英语Transfer Fun、Zero-pole、 Step 、Sine Wave 、Scope含义； 2．仿真波形满屏显示的操作步骤； 3．比例环节仿真结果的含义；
1.2.1 MATLAB工作环境介绍
1．MATLAB软件简介
MATLAB（矩阵实验室）是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、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。除了矩阵运算、 绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用 其它语言（包括C,C++,Java,Python和FORTRAN）编写的程序。
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1.2 MATLAB绘制单响应曲线
3．MATLAB基本操作命令 （1）运算功能
例1-1 求算术运算 [9*(1 01)1]9/22
解：在MATLAB的command window窗口中输入 >> (9*(10-1)+19)/2^2 ans = 25
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1.2 MATLAB绘制单响应曲线
1．数学模型的概念
描述系统的输入、输出及其内部各物理量之间相互关系的数学表达式，称为系统 的数学模型。
2．比例环节的数学模型 微分方程为
c(t)K(rt)