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1、自动化专业(12学时(控制系统计算机辅助设计实验指导书刘晗瑛南京农业大学工学院自动化教研室2012年6月编目实验一Matlab环境熟悉与基本运算三实验二Matlab语言编程五实验三控制系统时，建立频域仿真六实验四控制系统模型熟悉Matlab环境和基本运算一、实验目的一、掌握Matlab软件使用2、熟悉Matlab数据显示、基本运算方法3、熟悉Matlab绘图命令和基本绘图控件。 二、实验原理MATLAB环境是数值计算、数据分析和图形显示服务的交互环境。 MATLAB有三种类型的窗口：“命令窗口”。
2、ow )、m-文件编辑窗口(The Edit Window )、图形窗口(The Figure Window )和Simulink有单独的Simulink模型编辑窗口。 1启动“命令窗口”(The Command Window ) MATLAB后，显示的最大窗口是命令窗口。 在提示符“”后输入交互式命令将立即运行。 在MATLAB中，可以将一组命令放在一个文件中，而无需直接在命令窗口中输入。 在命令窗口中输入文件名后，将执行一系列命令。 所有这些文件都与“. m”后缀，因此称为m-文件。 2m-文件编辑窗口m-可以使用文件编辑窗口创建新的内容。
3、编辑的m-文件或已存在的m-文件。 在MATLAB主画面中选择菜单“File/New/M-file”，打开新的m-文件编辑窗口； 菜单" File/Open "将打开现有的m-文件，您可以在此窗口中编辑此m-文件。 三、实验内容： 1、矩阵运算(1)矩阵乘法已知a=1) 2； 3 ) 4； B=5 5； 7； a2*b(2)求矩阵除法的a=1)2) 3； 4 ) 6； 79； B=1 0 0； 0 2 0； 03； 求AB、a/b(3)矩阵的反演及共轭反演的已知A=5 i、2-i、1； 6*i、4、9-I； a .使用a(4)冒号选出指定元素的已知) a=1)2) 3；
4、4、56； 79； 求出a中第三列的前两个元素； a所有列中第2、3行的元素； )5)复数矩阵的生成：生成矩阵，设为a1=3、a2=-2、a3=9、a4=23、b1=5、b2=3、b3=6、b4=33，求出矩阵的具体数值。 2、多项式(1)多项式p ) x )=求=x3 2x 4的根)2)已知的A=1.2 3 5 0.9； 5 1.7 5 6； 301； 234、求矩阵a的特征多项式； 求出特征多项式中未知数为20时的值； 将矩阵a作为未知数代入多项式； 3、基本绘图指令(1)余弦曲线y=cos(t )，t0，2 )在同一坐标系中绘制余弦曲线y=co。
5、s(t-0.25 )和正弦曲线y=sin(t-0.5 )、t0、24，基本绘图控件绘制0、4区间上的x1=10sint曲线，(1)线状虚线、颜色红色，数据点绘制(2)坐标轴控制)显示范围、刻度线、标尺、互联网线)3)标识控制)坐标轴名称、标题、相应文本； 四、实验报告利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验过程、实验步骤和结果写入报告。 实验2掌握MATLAB语言编程1、实验目的1、MATLAB软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab编程的基本方法2、实验原理根据Matlab基本数值计算、数据分析和图形函数的功能，按编程要求完成对象计算的MATL。
6、AB程序。 三、实验内容1、建立命令文件。 计算1 2 n2000时的最大n值； 2、编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到15次幂之和。 3、想给变量x自动赋值时。 从键盘输入y或y后，将显示“是”，并将x自动分配给1。 从键盘输入n或n时，x会自动分配给0。 输入其他字符后退出程序。 四、实验要求利用所学知识，完成上述三项实验内容，并将实验用程序和结果写入实验报告。 五、实验思维问题1.for和WHILE文中要求什么？ 2 .输入用户数据有哪些函数？ 实验三控制系统时，频域仿真一实验目的1，掌握Matla的使用方法。
7、b进行系统时域分析2、掌握使用Matlab进行系统频域分析的方法3、掌握使用Matlab进行系统根轨迹分析的方法2、实验内容1、时域分析(1)根据以下传递函数模型，其单位阶跃响应(2)典型的二阶系数传递函数为真=0.7，其中n采用2、4、6、8、10、12的单位阶跃响应。 )3)典型的二次系统传递函数在n=6时，取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的单位阶跃响应。 2、频域分析(1)典型二次系数传递函数为：当=0.7，n为2、4、6、8、10、12的鸟瞰图)2)典型二次系数传递函数为。
8、 n=6时，设为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2。
0 的伯德图。(3)请绘制出下面系统模型的Nyquist图、Bode图和Nichols图3、根轨迹分析根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析系统稳定的 K 值范围。三、实验要求 利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。如果有图，则将图复制在实验报告上。四、实验思考题1.二维图形函数有何要求？2.如果要求实验中所用数据由用户从键盘输入，根据如何编写？实验四、控制系统模型的建立和分析一实验目的1熟悉并掌握控制系统模型的建立。2掌握如何使用 Matlab 进行系统的稳定性分析3了解。9、控制系统的PID控制器的基本设计方法。二实验内容1在MATLAB环境中输入下面的系统模型假设前面例子中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假设系统由两个模块和串联连接而成，已知且 若想求出总系统的状态方程模型，请在MATLAB下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. 求出两个模型的状态方程表示，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，3系统稳定性分析(1)代数法稳定性判据：(用求分母多项式的根和 求零。
10、极点分布图两种方法)已知系统的开环传递函数为： 试对系统闭环判别其稳定性。 (2)根轨迹法判断系统稳定性：已知一个单位负反馈系统开环传递函数为：试在系统的闭环根轨迹图上选择一点，求出该点的增益及其系统的闭环极点位置，并判断在该点系统闭环的稳定性。(3)Bode 图法判断系统稳定性：已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为：用 Bode 图法判断系统闭环的稳定性。4假设系统的对象模型为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。三实验报告1列出系统的三种典型模型(连续/离散)：传递函数、零极点增益、状态空间，及其各种模型之间的转换语句；控制系统模型的稳定性分析、时域分析、频域分析常用方法；2将上述4道题目的实验结果整理撰写，并给出相应的图表曲线；3对实验中发现的问题进行分析、讨论。四注意事项1关于PID控制器的设计，需要使用到专用的函数命令，需要自行预习这些内容；2请翻阅自动控制原理教材，复习相关概念(比如Nyquist图、Bode图和Nichols图的概念。