MATLAB在控制系统分析中的应用

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1、MATLAB在控制系统分析中的应用张雪峰王洪岩东北大学理学院辽宁科技学院基础部导出/参考文献关注分享收藏打印摘要：现代控制理论课程以微分方程和矩阵为基础，具有严密逻辑演化的特点，其仿真应用非常具有实用价值.文章介绍和分析了MATLAB控制系统相关函数和命令的应用方法，探讨了使用MATLAB处理控制系统能控性、能观性、李雅普诺夫稳定性分析、状态反馈与状态观测器、最优控制问题、线性观测器、频率响应、根轨迹、伯德图、奈魁斯特图等内容的MATLAB函数的运算和仿真实现方法•探讨了如何利用MATLAB开展计算机辅助教学.关键词：MATMB;控制系统;稳定性;仿真应用;汁算机辅

2、助教学;作者简介：张雪峰，男，1966-，博士，副教授;研究方向：分数阶控制系统；E-mail:fushun-mfo@163・com.作者简介：王洪岩;男，1965-，硕士，副教授;研究方向:线性代数应用.收稿日期：2017-04-11ApplicationofMATLABinControlSystemAnalysisZHANGXue-fengWANGHong-vanSchoolDepartmentofBasicCourse,LiaoningInstituteofScienceandTechnology;Abstract：Moderncontroltheorycou

3、rseisbasedondifferentialequationandmatrixtheoryandownsthepropertyofrigorouslogicinferenceanditssimulationapplicationarcimportant.ApplicationmethodsandcorrespondingfunctionsandcommandsofMATLABincontrolsystemsareintroducedandanalyzed.Thedetailedapplicationmethodsofsystemanalysisareaddres

4、sed,includingcontrollability,observability,Lyapunovstabilityanalysis,1inearspaceand1ineartransformation,statefeedbackandstateobserver,LQRoptimalcontrol,frequcncyresponse,rootlocus,BodediagramandNyquistdiagram.ComputeraidedinstructionissueswithMATLABareexplored.Keyword：MATLAB;controlsys

5、tems;stability;simulationreali^ation;computeraidedinstruction;Received：2017-04-11现代控制理论是是电气工程与自动化专业的专业主干课，也是信息、机电类各专业的主要专业基础课程•其目标是注重理论与工程实际结合，培养具有创新精神、坚实的控制系统理论基础、较强的控制系统分析和设计能力的工程应用型人才•从实际岀发，深入地进行理论分析，应用理论解决运动控制系统屮的实际问题，以计算机仿真和实验等手段验证理论分析结果，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生理论联系实际的能力，掌握运动控制系统的工作原

6、理和设计方法•该课程的教学不仅可以为各专业的后续专业课程的学习打下坚实的基础，而口对于培养学生的辨证思维能力和创新能力，树立理论联系实际的科学观点，以及提高综合分析问题、解决问题的能力等方面，都具有重要的意义[1-3].现代控制理论主要介绍控制系统状态空间表达式的建立与求解、控制系统的能控（观）性、系统的标准形及其典型结构分解、李雅普诺夫稳定性分析、状态反馈与状态观测器、变分法求解最优控制问题、线性调节器、动态规划、频率响应、根轨迹、伯德图、奈魁斯特图等内容.该课程全面阐述现代控制理论的基本原理与应用，理论性、实践性和综合性都很强，涉及到多学科的交叉和渗透•因其主要

7、研究控制理论的一般规律，故具有一定的概括性和抽象性，初学者不易掌握其基木问题、基木思想和基木方法.由硬件来设计现代控制理论的实验具有一定的难度，其中的一些内容很难由硬件实现，而利用现在控制领域最流行的MATLAB软件设计现代控制理论实验，具有很多的优点•为了适应控制技术和控制理论发展形势的需要和新吋期对人才培养提出的新要求，现代控制理论教学内容和课程体系的改革更加受到重视.1MATLAB特点及在现代控制理论教学实践的优势多媒体是一种集文字、图形、图像、动画、声音、视频等为一体的综合信息处理技术，它具有集成性、交互性、直观性、动态性、非线性、非时空性和大容量等特点