电气控制系统的MATLAB仿真实验指导书

电气控制系统的MATLAB仿真技术

实验指导书

（自动化专业）

张晗霞

电子工程系实验中心

2010-07-15

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《电气控制系统的MATLAB仿真技术》

课程实验教学指导书

一、课程基本信息

1、实验名称：《电气控制系统的MATLAB仿真技术》课程实验 2、课程性质：专业选修课 3、课程编号：

4、总学时：32（其中上课16学时，实验16学时）

5、先修课程：高等数学,线性代数,C语言，计算机基础与应用，自动控制原理，现代控制理论、过程控制系统

6、面向对象：自动化专业本科生（本二，本三） 7、开课系（室）：自动化专业教研室

二、课程性质、目的和要求

MATLAB/SIMULINK是一个功能十分强大的数学应用软件，能够快速处理大量复杂的数学计算，如求矩阵的逆、矩阵的特征向量等等，同时可以进行大量的工程实验仿真。学生熟练掌握MATLAB，将能为后继课程的学习提供很好的计算工具和仿真平台。在经过全面的训练后，学生应达到下列要求：

1、基本掌握MATLAB基本语法和基本函数的用法，利用MATLAB这门工具语言联系以前所学知识，突破数学计算方面的障碍，更好地理解基本概念、基本原理。

2、掌握MATLAB在自动控制理论、现代控制理论及过程控制中的应用，加深对自动控制理论、现代控制理论及过程控制原理的相关知识的理解。

3、掌握MATLAB的工具箱SIMULINK的使用，要求能够熟练建立不同控制系统模型并实现仿真。

4、能根据需要选学参考书，查阅手册，通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。

三、主要仪器

PC机一台。

四、实验方式与基本要求

本课程开设8个实验，实验共16学时。 五、实验项目的设置与内容见后面附1。

六、考核与报告

1、熟悉MATLAB 软件和simulink 环境，并完成所给的习题。完成以上内容的同学，在完成后交教师验收，完成好而快的同学可进入下一层次，由教师做考勤记录，缺勤20%者跟下一届学生补做，迟到和缺勤者影响成绩。每人一台计算机独立完成，每完成一个梯度的内容交教师验收通过后，记录入实验情况表。完成的时间、完成的情况、完成的独立程度均影响成绩

2、本实验课程要求每小组实验人数不超过1人。

3、实验成绩根据考勤、实验态度、动手能力、创新能力、实验报告来综合评定。

实验成绩占该理论课程总成绩的30%-40%。包括课前预习、操作、实验结果，实验报告，其中实际制作70%，设计报告30%。根据这四方面综合给出优、良、中、及格、不及格等成绩。

实验报告包括: 系统原理图说明、软件程序、实验结果和设计小结等。 最后的实验结果、程序按下面的格式存放在教师指定的目录下： d\\指定目录\\学号\\实验。

七、教材及实验指导书

[1].《MATLAB/SIMULINK与控制系统仿真》, 王正林, 王胜开等. 北京:电子工业出版社, 2009. [2].《MATLAB自动控制系统设计》, 张德丰等. 北京: 机械工业出版社, 2010.

[3]. 《基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真技术与应用》, 薛定宇, 陈阳泉. 北京:清华大学出版社, 2010.

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附1

实验一 Matlab入门与基本运算

一、实验目的：

1、熟悉Matlab基本运行环境 2、学习基本数值运算方法 二、实验内容：

1、熟悉MATLAB的运行环境。 2、掌握数值运算的基本命令及函数。 3、完成如下操作：

（1） 输入两个2*2矩阵a，b，并在a矩阵上添加一行，元素为7，8，形

成c矩阵；在a矩阵上添加一列，元素为4，7，形成d矩阵。 （2） a(2,2)，a(2,:)，b(:,2)分别是多少？

?13?a???57???24?（3） 完成a，b两个矩阵的加、减、乘、左除、右除、a矩阵的乘方、bb??68???矩阵的转置、b的对数以及a的指数运算。 4、输入3*3矩阵a，并求a的行列式的值，a的转置。

5、输入3*3矩阵a，元素为：1、3、5、2、4、6、7、9、13，求a的特征值、特征向量、秩和迹。

6、已知3*3矩阵a，元素为7、3、-2、3、4、-1、-2、-1、3，分别求矩阵a的LU分解，QR分解，奇异值分解，Schur分解。

7、完成如下特殊矩阵的生成：空矩阵、3维单位阵、3维全1矩阵、3维全0矩阵、3维魔方矩阵、3维随机矩阵。 8、求矩阵a=[2 -5 4 7]的伴随矩阵。

?2x1?x2?3x3?5?9、已知一线性方程组为 ? 3x 1 ? x 2 ? 5x 3 ? 5 ，求该方程组的解。

?4x?x?x?9 23?1?123??a??456????789??三、思考与总结：

1、熟悉Matlab的启动和退出。

2、熟悉MATLAB的命令窗口的组成；

3、 总结基本数值运算方法和基本符号运算方法。 四、实验报告要求：

1、写出完成相应数学运算的指令。

2、总结与回顾数学运算过程中遇到的问题及解决的方法。

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实验二 MATLAB在复数中的应用及绘图功能

一、实验目的：

1、学习复数运算方法。 2、熟悉MATLAB绘图功能。

二、实验内容：

i1、用MATLAB表达复数z1?3?4i,z2?1?2i,z3?2e6，并计算 z?z1z2z3

?2、利用MATLAB绘制出抛物线曲线。

?12?Atr(t)??2??0t?0t?0其中A为常数。要求给图形加标题，给X轴、Y轴加标注，添加图例，打开坐标网格线。

sin(x), -6≤x≤0

3、绘制分段函数

x, 0

-x+6, 3

在区间 [-6，6]中的图形。

4、已知y1=3*sin(x)，y2=cos(x)，y3=y1*y2，完成下列操作： （1）在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线。 （2）在同一个窗口中显示3条曲线。

三、实验预习要求：

1、复习MATLAB下复数运算及绘图的相关指令知识。 2、对实验内容进行初步编程。

四、实验报告要求：

1、写出完成复数运算的相应指令。 2、熟悉MATLAB下绘图的相关指令。

3、总结与回顾复数运算及绘图过程中遇到的问题及解决的方法。

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