Matlab学习总结小论文

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MATLAB在自动控制中的应用

M A T L A B 小 论 文

信息工程学院 *******班级****** ****学号**** **姓名** 2016-06-15

M A T L A B 小 论 文 目录

一、什么是MATLAB ........................................................................... 1 （一）、MATLAB的简介 ................................................................ 1 （二）、MATLAB的主要功能 ........................................................ 1 （三）MATLAB的工具箱 .............................................................. 2 二、MATLAB在自动控制中的应用 .................................................... 3 （一）利用Matlab进行系统稳定性判定 .................................... 3 （二）利用Matlab进行系统时域分析 ....................................... 4 （三）利用Matlab进行根轨迹绘制 ........................................... 4 三、学习MATLAB的心得体会 ........................................................ 5 （一）、对MATLAB学习的一个总结 ........................................... 5 （二）、心得体会 .......................................................................... 5 （三）、总结 .................................................................................. 6

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MATLAB在自动控制中的应用

摘要：随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、经济管理和其它许多社会生活领域中，成为现代社会生活中不可缺少的一部分。随着时代进步和人们生活水平的提高，建设高度文明和发达社会的活动中，自动控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。

一、什么是MATLAB

（一）、MATLAB的简介

MATLAB（矩阵实验室）是MATrixLABoratory的缩写，是一款由美国

TheMathWorks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C,C++,Java,Python和FORTRAN）编写的程序。 尽管MATLAB主要用于数值运算，但利用为数众多的附加工具箱（Toolbox）它也适合不同领域的应用，例如控制系统设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析等。另外还有一个配套软件包Simulink，提供了一个可视化开发环境，常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。

（二）、MATLAB的主要功能

1、可用于技术计算的高级语言。

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M A T L A B 小 论 文 2、可对代码、文件和数据进行管理的开发环境。

3、可以按迭代的方式探查、设计及求解问题的交互式工具。

4、可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等的数学函数。 5、可用于可视化数据的二维和三维图形函数。 6、可用于构建自定义的图形用户界面的各种工具。

7、可将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言（如C、C++、Fortran、Java、COM以及MicrosoftExcel）集成的各种函数。

（三）MATLAB的工具箱

MATLAB的一个重要特点是可扩展性。作为Simulink和其它所有MathWorks产品的基础，MATLAB可以通过附加的工具箱（Toolbox）进行功能扩展，每一个工具箱就是实现特定功能的函数的集合。MathWorks提供的工具箱分以下几大类：

1. 数学和优化； 2. 统计和数据分析； 3. 控制系统设计和分析； 4. 信号处理和通讯； 5. 图像处理； 6. 测试和测量； 7. 金融建模和分析； 8. 应用程序部署； 9. 数据库连接和报表； 10. 分布式计算。

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M A T L A B 小 论 文 这些工具箱大多是用开放式的MATLAB语言写成，用户不但可以查看源代码，还可以可根据自己的需要进行修改以及创建自定义函数。此外，常有用户在

MATLABCentral:FileExchange发布自己编写的MATLAB程序或工具箱，供他人自由下载使用。

二、MATLAB在自动控制中的应用

（一）利用Matlab进行系统稳定性判定

稳定性是指控系统在受扰动信号作用，原有平衡状态破坏后，经过自动调节能够重新达到平衡状态的性能。当系统在扰动信号作用下偏离了原有的状态时，若系统能通过自身的调节作用使得偏离差逐渐减小，重新回到平衡状态，则系统是稳定的；若偏离差不断增加，即使扰动消失，系统也不能回到平衡状态，则这种系统是不稳定的，这表明稳定性是表征系统在扰动消失后的一种恢复能力，它是系统的一种固有特性。系统的稳定性又分为两种：一种是大范围的稳定，即初始偏差可以很大，但系统仍然稳定；另一种是小范围稳定，即初始偏差必须在一定限度内系统才稳定，超出了这个限定值则不稳定。对于线性系统，如果小范围内是稳定的，则它的大范围也是稳定的。而非线性系统不存在类似结论。

任何一个自动控制系统正常运行的首要条件是，它必须是稳定的。因此，判别系统的稳定性和使系统处于稳定的工作状态，是自动控制的基本问题之一。稳定性是系统去掉扰动以后，系统自身的一种恢复能力，是系统本身所固有的特性。它仅仅取决系统的结构参数，而与初始条件及输入信号无关。根据分析我们知道，如果系统所有的闭环特征根（闭环极点）都分布在S平面左半部，则系统的暂态分量随时间增加逐渐消失为零，这种系统是稳定的。如果有一个或一个以上的闭环特征根是位于S平面右半部或虚轴上，则系统是不稳定的。

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