MATLAB自动操纵课程设计报告

课程设计（自动操纵原理）报告

课程名称： 自动操纵原理

设计题目： 自动操纵课程理论设计

院 系： 自动操纵与机械工程学院 班 级： 电气（一）班 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时刻： 年 月 日

一、实训目的：

了解matlab 软件的大体特点和功能，熟悉其界面，菜单和工具条；把握线性系统模型的运算机表示方式，变换和模型间的彼此转换。了解操纵系统工具箱的组成，特点及应用；把握求线性定常持续系统输出响应的方式，运用持续系统时域响应函数（impulse,step,lsim）,取得系统的时域响应曲线。

把握利用MATLAB软件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对操纵系统进行分析；把握利用MATLAB软件作出开环系统的波特图，奈奎斯图；观看操纵系统的开环频率特性，对操纵系统的开环频率特性进行分析。

把握MATLAB软件中simulink工具箱的利用；熟悉simulink中的功能模块，学会利用simulink对系统进行建模；把握simulink的仿真方式。

二、软件介绍：

MATLAB是Mathworks公司开发的一种集数值计算、符号计算和图形可视化三大大体功能于一体的功能壮大、操作简单的优秀工程计算应用软件。MATLAB不仅能够处置代数问题和数值分析问题，而且还具有壮大的图形处置及仿真模拟等功能。从而能够专门好的帮忙工程师及科学家解决实际的技术问题。

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，要紧包括MATLAB和Simulink两大部份。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化和非线性动态系统的建模和仿真等诸多壮大功能集成在一个易于利用的视窗环境中，为科学研究、工程设计和必需进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在专门大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了现今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面数一数二。MATLAB能够进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连 matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，要紧应用于工程计算、操纵设计、信号处置与通信、图像处置、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB最重要的特点是易于扩展。它许诺用户自行成立完成指定功能的扩展MATLAB函数（称为M文件），从而组成适合于其它领域的工具箱，大大扩展了MATLAB的应用范围。目前，MATLAB已成为国际操纵界最流行的软件，操纵界很多学者将自己擅长的CAD方式用

MATLAB加以实现，显现了大量的MATLAB配套工具箱，如操纵系统工具箱（control systems toolbox），系统识别工具箱（system identification toolbox），鲁棒操纵工具箱（robust control toolbox），信号处置工具箱（signal processing toolbox）和仿真环境SIMULINK等。

三、实训原理

在自动操纵系统中，关于线性定常系统，能够用常系数线性激分方程加以描述。当给定输入的时刻函数时，通过解微分方程，能够得出系统的输出响应。依照输出响应的数学表达式能够画出时刻响应曲线，直观地反映出系统工作的动态进程。通常采纳传递函数这种与微分方程等价的数学模型。 一、数学模型的成立

（1）、由结构图求传递函数，要紧的函数有：parallel，series，feedback等 （2）、模型变换

要紧函数有：tf2ss，ss2tf，ss2zp，tf2zp，zp2ss，zp2tf能够完成传递函数与状态空间模型间的变换。函数c2d，c2dt，c2dm，d2c，d2cm可进行持续系统与离散系统间的变换。函数ctrbf，obsvf可对状态空间实现进行可控、可观测性分解。函数minereal可完成传递函数的零、极相消及状态空间模型的最小实现。 二、时域响应

要紧函数有：roots，step，impulse，lsim，initial 3、根轨迹

要紧函数有：pzmap，rlocus，rlocfind，sgrid，zgrid。 4、频率法

要紧函数有：bode，nyquist，margin

当系统复杂连接时其等效的整体传递函数可用simulink来实现传递函数的求取。

四、实训内容

（1）、用matlab语言编制程序，实现以下系统：

5s3?24s2?18 1）、G(s)= 4 32s?4s?6s?2s?2输入程序: