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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 自动掌握原理运算机仿真试验1.试验目的（1） 熟识典型系统的时域、频域和根轨迹 特性；（2） 把握系统校正与设计的方法；（3） 明白应用运算机工具分析线性系统的 基本方法；2.M atlab 基本特点（1） Matlab （Matrix Laboratory ）1980 年前后,美国Moler 博士后成立Mathworks 软件开发公司,特地扩展改进Matalb 最初用 FORTRAN 编写,现在的版 本用 C 语言改写 4.0 版； windows 平台下,现在比较新的版本是 7.2 版（2） Matlab 语言特点一切都是矩阵：数据的储备
2、/输入 /输出都是以矩阵为基础的,矩阵和其它变量不需要预先定义,如输入. A=1,0,1 ；1,0,0；2,1,0；. B=1,0,2 ；2,1,1；1,0,1；. C=A*B 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - C = 2 0 3 1 0 2 4 1 5 .invC ans = 2 -3 0 -3 2 1 -1 2 0 用户使用便利：交互方式,修改调试便利；称为演算纸型语言工具；M 文件： Matlab 可执行文件,采纳文本方式,编程效率高,可读性极强；function plot_sinxmin,xmax x=xm
3、in:min0.01,xmax-xmin/100:xmax ；plotx,sinx ；% This is a demo 命令简洁,丰富,易于扩展函数名定义几乎与数学描述一样,接近 书 写 计 算 公 式 的 思 维 方 式 ,min,max,基 本 命 令 包 括 ： 数 学 函数,矩阵,数值方法,绘图,字符串,文件 I/O 等数百条；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 扩充工具箱：掌握系统,信号处理,神经网络,系统辨识,数据统计,高等 数学方法,甚至数理规律,通讯等等；运算的高效、高牢靠性图形、打印、联机帮忙等功能
4、齐全3.M atlab 掌握系统仿真基础（1） 系统仿真基本概念 仿真：某些掌握系统仿真/设计软件的不足：使用不便利（EISPACK ）,调用过程烦琐,维数指定困难,开放性差,帮助功能弱,等等；（2） 线性掌握系统的传递函数描述G s 12s3242 s12ss202s44 s36 s222 .num=12,24,12,20 ； den=2 4 6 2 2 ；传递函数复杂时,应用多项式乘法函数 conv 等实现；（3） 掌握系统的频域响应 Bode 图绘制函数：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - bodeSYS, 如
5、：bodenum,den；bode1,0,1 2 1； 绘制出曲线m,p=bodeSYS, w,返回数据但不绘制曲 线；如 m,p=bodenum,den,0:0.01:10 ；（4） 掌握系统的时域响应 阶跃响应函数 step stepSYS；y,x=stepSYS,t ；y 为系统在各个仿真时 刻的输出所组成的向量；x 为系统为可控标 准型时选定的变量的时域响应数据,掌握 工程基础课程中不予考虑；（5） 系统稳固性分析,离散系统分析,等 等4.动态仿真工具 Simulink （1）实际工作中掌握系统的复杂性,需要 一种更简洁直接的系统输入方法和分析手 段；图形输入概念：模块、拖放与联结 模
6、块和子模块：定义的一些系统元件,子 系统,和输入输出设备；如,噪声输入模 块,传递函数系统模块,信号发生器,示名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 波器模块等等；拖放：将需要的模块拖放到你定义的工作 区内；Uit 联结：用鼠标拖动,建立联结；100K UotScope100K1Constants+1+1V+1 V10uFStepSumTrans2s +1fer Fcn（2） 仿真参数挑选 开头时间,终止时间,步长挑选（变步 长,定步长）,算法挑选（求解微分方程 的一些典型算法,如：龙格库塔法等）,精度,等等5.预习要求
7、： 熟识 Matlab 基本函数命令,掌握系统工具箱命令,掌握系统基本概念6.试验报告附录 1 Matalb 常用掌握系统仿真命令 编程掌握命令 if - Conditionally execute statements. else - IF statement condition. 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - elseif - IF statement condition. end - Terminate scope of FOR, WHILE, SWITCH and IF statements. for
8、- Repeat statements a specific number of times. while - Repeat statements an indefinite number of times. break - Terminate execution of WHILE or FOR loop. switch - Switch among several cases based on expression. case - SWITCH statement case. - Default SWITCH statement otherwise case. return - Return
9、 to invoking function. 基本绘图函数名师归纳总结 plot - Linear plot. 第 6 页,共 13 页 loglog - Log-log scale plot. semilogx - Semi-log scale plot. semilogy - Semi-log scale plot. polar - Polar coordinate plot. plotyy - Graphs with y tick labels on the left and right. axis - Control axis scaling and appearance. zoom
10、- Zoom in and out on a 2-D plot. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - grid - Grid lines. box - Axis box. hold - Hold current graph. axes - Create axes in arbitrary positions. subplot - Create axes in tiled positions. legend - Graph legend. title - Graph title. xlabel - X-axis label. ylabel - Y-axis
11、 label. text - Text annotation. gtext - Place text with mouse. 时域分析函数 step - Step response. impulse - Impulse response. initial - Response of state-space system with given initial state. lsim - Response to arbitrary inputs. ltiview - Response analysis GUI. gensig - Generate input signal for LSIM. st
12、epfun - Generate unit-step input. 频域分析函数名师归纳总结 bode - Bode plot of the frequency 第 7 页,共 13 页response. sigma - Singular value frequency plot. nyquist - Nyquist plot. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - nichols - Nichols chart. ltiview - Response analysis GUI. evalfr - Evaluate frequency response a
13、t given frequency. freqresp - Frequency response over a frequency grid. margin - Gain and phase margins. 附录 2 参考书目1. 掌握系统运算机帮助设计,薛定宇,清华高校出版社, 1996；名师归纳总结 2. MATLAB语言,张培强,中国科学技术第 8 页,共 13 页高校出版社, 1995；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 试验一 掌握系统时域分析1、1一阶系统阶跃响应G s TKSystem: sys1 Settling Time sec: 3
14、.92Step ResponseSystem: sys3 data1Settling Time sec: 39.1 data2sSystem: sys2g Time sec: 0.39210.9System: sys1System: sys3System: sys2data3e Time sec: 0.22 0.8Rise Time sec: 2.2Rise Time sec: 22data40.7plitude Am0.6 0.5 0.40.3 0.20.100102030405060Time sec 分别取以下几组参数,求系统阶单位阶跃名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共
15、 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 输入时的响应时间常数和调整时间；1.K=1,T=10 ；3.K=1,T=0.1 2.K=1,T=1 ；2、二1阶系统阶跃响应G s T22 s12TsSystem: sys Peak amplitude: 1.531.6Overshoot %: 52.7Step ResponseAt time sec: 3.21.41.2System: sysSystem: sysSystem: sysSystem: sysFinal Value: 1Settling Time sec: 3.91Settling Time sec: 19.61Sys
16、tem: sysRise Time sec: 1.21 System: sys plitudeAm 0.8System: sysFinal Value: 1Rise Time sec: 2.2Rise Time sec: 43.80.60.40.200102030405060Time sec分别就T=1 和 T=0.1 ,分别取0, 0.2, 0.5, 0.7, 1, 10时系统阶跃响应的最大超调量、峰值时间、调整时间、振荡次数；3、自构造高阶系统,进行数学模型转换并 分析其时域特性；4、明白 MATLAB的掌握系统图形输入与仿 真工具 SIMULINK；观看典型系统时域响 应；名师归纳总结
17、- - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个Gs=105 s80s4s210s40System: sys2203 s300s2220s1000.5Step Response0.45System: sys Peak amplitude: 0.477 Overshoot %: 19.3System: sys Settling Time sec: 10.40.4 System: sysRise Time sec: 2.08At time sec: 50.35Final Value: 0.4plitude Am0.3 0.250.20.150
18、.10.05002468101214161820Time sec试验二 掌握系统根轨迹分析1、一阶系统阶跃响应G s TK1s分别取以下几组参数,绘制系统根轨迹图；1.K=1,T=10 ；3.K=1,T=0.1 2.K=1,T=1 ；2、二阶系统阶跃响应G s T110, 0.2, 22 s2Ts分别就T=1 和 T=0.1 ,分别取0.5, 0.7, 1, 10时绘制系统根轨迹图；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、自构造高阶系统,绘制系统根轨迹图并分析其动态性能及稳固性；试验三 掌握系统频域分析1、一阶系统
19、阶跃响应G s TK1s分别取以下几组参数,分别绘制系统尼氏图和伯德图,并求出系统稳固裕度；2.K=1,T=10 ；3.K=1,T=0.1 2.K=1,T=1 ；2、二阶系统阶跃响应G s T110, 0.2, 22 s2Ts分别就T=1 和 T=0.1 ,分别取0.5, 0.7, 1, 10时分别绘制系统尼氏图和伯德图,并求出系统稳固裕度；3、自构造高阶系统,绘制系统尼氏图和伯 德图并分析其动态性能及稳固性；试验四 掌握系统的设计与校正 1、自构造三阶系统,利用相位超前或滞后 校正对系统进行校正,求出校正装置并绘 制校正前后系统的伯德图；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、在 Simulink仿真环境下采纳串联滞后-超前校正；试验五 离散掌握系统的分析1、对自构造连续三阶系统进行离散化；2、对含有零阶保持器的二阶系统,当输入为单位阶跃信号时,采样周期T=1 秒,求其输出并绘制离散与连续时间系统阶跃响 应图；3、自构造高阶系统,要求绘制连续系统的脉冲响应图,以及T=1 秒, 0.1秒, 0.01秒时采样系统的脉冲响应；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页