实验指导书-仿真

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1、《计算机仿真技术》上机实验指导书自动化学院张兴华实验LMATLAB应用基础（矩阵运算）与编程（M函数）（4学时）1.在MATLAB提示符下健入demo命令执行MATLAB的演示程序,从中可以了解MATLAB及其工具箱的工能和特色注：通过观察子1=1录MatlabMatrics>Graphics和Language下的例子了解Matlab的矩阵运算、绘图和Matlab语言的数据结构和程序风格。2.将卜-血和两个矩阵都输入到MATLAB工作空间中,并将这两个矩阵的内容都旋转90°,将得出什么结果，试用笔算的方法检验是否•正确12331436CM23571357189543计算出其中A矩阵的各种

2、范数、秩、迹、行列式、特征值与特征向量、特征多项式、逆矩阵（或伪逆矩阵）、特征多项式、奇异值、条件数等，再看看上面的各种分析哪种可以应用于B矩阵，哪个不能，试说明原因注：对应的matlab函数的使用，可由help命令来了解其使用方法，如要了解如何求范数用helpnorm等。3.求解下面的线性代数方程，并将解代冋原方程检验结果■57651「2496_71087234136681093X=3614457910435140123451560求解Lyapunov方程中的X矩阵，并检验结果_123_「154~其中A=456,C=567780479更一般的Lyapunov方程的数学表示为AX+XB=-C

3、其中A和C与前面的一致，而B矩阵为「234~B=135246试求解此方程，并检验得出的结果是否正确。4•在虫(0;2刃范圉内绘制出^/2/2sin(5r)函数的曲线，试再用其它二维图形绘制语句，如line(),stairs()与Stem()相应的命令绘制出这个二维曲线图，并观察结果,看看你能否改变所绘制曲线的顔色线宽，或从绘制的图形上消去所绘制的曲线。5.观察函数step()和impulse()函数的调用格式，假设系统的传递函数模型为(假设你以前没有接触过控制系统理论式传递函数的概念，也不妨一试)s2+3$+7如果你使用step()函数，你可以用儿种方法绘制出系统的阶跃响应曲线?试试看。2.

4、实验2・控制系统模型的建立和分析(4学时)1.在MATLAB环境中输入卜•面的系统模型■-0.30」-0.05「2(b)x(t)=10.10口)+0-1.5-8.9-0.054“⑴，＞■=[123]x(a)G($)=严节+3+$(s+l)[(f+4)~+4假设前而例子屮所有的模型均为开环模型，并假设每个模型都有单位负反馈结构，请用MATLAB语言求出系统的闭环模型，并求出开环和闭环系统的零点和极点。2.假设描述系统的常微分方程为y⑶(r)+l于⑴+y(f)+5y(r)=2u(f),请选择一组状态变量，将此方程在MATLAB工作空间中表示出来，如果想得到系统的传递函数和零极点模型，我们如何求取

5、?得出的结果乂是怎样的？试给出解释。3并定义一个P/D控制器1+丄+1.814s0.04353s丿这个控制器与对象模型进行串联连接，假定整个闭环系统是由单位负反馈构成的，请求出闭环系统的传递函数模型，并求出该模型的各种状态方程的标准型实现。同时写出开环和闭环系统的零极点模型表示。4•假设系统由两个模块5($)和G2(s)串联连接而成，已知GO=s+152+3$+4；且G.CO=-s+3$+5+4s3+3芒+25+1若想求出总系统的状态方程模型，请在MATLABK比较下面两种方法将有何不同结果：(a)将两个传递函数模型进行串联连接，然后求出整个系统的状态方程模型。(b)求岀两个模型的状态方程表

6、示，然后求出整个系统的状态方程模型。给出状态方程模型，请判定系统的稳定性，并用Lyapunov方程检验所得的结果,写出系统的Routh表和Hurwitz矩阵，用这些结果再判定系统的稳定性■-0.20.5000__0_0-0.51.600000-1.4385.50x(/)+0000-33.310000000-10_30_(a)x(r)=讥r),y=[10000]x_1724.541815'_r23.5457141624613.752022.5889310.86891.290019.09921.896341118.089799252.35695(/?)x=y=[5;4;3;2;l]x5.请判定前

7、面习题屮所岀系统的可控性和可观测性，并写出系统的可控和可观测阶梯形式求出下面口治系统状态方程的解析解-52000-400X，-32-4-1-320-4请绘制下而传递函数模型的单位阶跃响应曲线G(s)=5^+812x(0)=0154+4?+652+35+3请绘制出下［I］系统模型的Nyquist图、Bode图和Nichols图G($)=1052(55-1)(5+5)(b)G($)=8(5+1)G(s)=52(5