实验五 Matlab/Simulink仿真实验
一、 实验目的：
1．学习系统数学模型的多种表达方法，并会用函数相互转换。
2．学习模型串并联及反馈连接后的系统传递函数。
3．掌握系统BODE图，根轨迹图及奈奎斯特曲线的绘制方法。并利用其对系统进行分析。
4．掌握系统时域仿真的方法，并利用其对系统进行分析。
二、预习要求：
借阅相关Matlab/Simulink参考书，熟悉能解决题目问题的相关Matlab函数。
三、实验内容及结果：
1．已知H（s）=
，求H（s）的零极点表达式和状态空间表达式。
程序为：
> num=[0.05,1];
>> den=[0.02,0.3,1];
零极点：
>> s=tf(num,den);
>> [z,p,k]=tf2zp(num,den)
z =
-20
p =
-10
-5
k =
2.5000
状态空间：
>> [r,p,k]=residue(num,den)
r =
-5.0000
7.5000
p =
-10
-5
k =
[]
>> [A,B,C,D]=tf2ss(num,den)
A =
-15 -50
1 0
B =
1
0
C =
2.5000 50.0000
D =
0
零极点表达式：
状态空间矩阵：
2．已知
，
。
（1） 求两模型串联后的系统传递函数。
（2） 求两模型并联后的系统传递函数。
（3） 求两模型在负反馈连接下的系统传递函数。
程序为：
num1=[1,5];
>> den1=[1,3,2,0];
>> s1=tf(num1,den1)
Transfer function:
s + 5
-----------------
s^3 + 3 s^2 + 2 s
>> num2=[1];
>> num3=[1,1];
>> s2=tf(num2,num3)
Transfer function:
1
-----
s + 1
串联：
>> series(s1,s2)
Transfer function:
s + 5
-------------------------
s^4 + 4 s^3 + 5 s^2 + 2 s
并联：
parallel(s1,s2)
Transfer function:
s^3 + 4 s^2 + 8 s + 5
-------------------------
s^4 + 4 s^3 + 5 s^2 + 2 s
负反馈：
>> feedback(s1,s2)
Transfer function:
s^2 + 6 s + 5
-----------------------------
s^4 + 4 s^3 + 5 s^2 + 3 s + 5
两模型串联后的系统传递函数：
两模型并联后的系统传递函数：
两模型在负反馈连接下的系统传递函数：
3．作出上题中H1(s)的BODE图，并求出幅值裕度与相位裕度。
程序为（接2题）：
>> bode(s1),grid on
从图上竖直的两组数据（图上的四个点）可以看出：
传递函数的幅值裕度为9.58；相位裕度为20度。
4．给定系统开环传递函数为
，绘制系统的根轨迹图与奈奎斯特曲线，并求出系统稳定时的增益K的范围。
程序为：
>>num4=[1];
>> num5=[1,4,9,10];
>> s3=tf(num4,num5)
Transfer function:
1
----------------------
s^3 + 4 s^2 + 9 s + 10
>> rlocus(s3)
根轨迹图：
通过根轨迹图可以看出，系统稳定的K 的范围是0<K<26。
奈奎斯特曲线：
5．对内容4中的系统，当K=10和40时，分别作出闭环系统的阶跃响应曲线，要求用Simulink实现。
（1）K=10时：
由阶跃响应曲线可以看出系统是稳定的。
（2）K=40时：
由阶跃响应曲线可以看出此时系统发散，不稳定。
第二篇：Matlab仿真及其应用66
温州大学物理与电子信息工程学院
Matlab仿真及其应用 实验报告
实验名称：实验三 Matlab基本编程操作
实验目的：
1、 熟悉Matlab的脚本编写
2、 熟悉Matlab的函数编写
3、 书写Matlab的变量使用
4、 熟悉Matlab的程序控制结构
实验内容：
1． 分别选用if或switch结构实现函数表示
2． 根据
近似计算指数，当与指数函数的误差小于0.01时停止，分别用for和while 结构实现。
3． 迭代计算
，给出可能的收敛值，并给出不同收敛对应的处置范围。
4． 在第3题的代码中增加try和catch控制块，以避免出现
的情况
5． 从键盘输入数值，迭代计算
实验结果及分析：
1、分别选用if或switch结构实现函数表示
新建M-file
编写程序
function y=function1(x,a)
if x<=-a
y=-1;
elseif -a<x&&x<a
y=x/a;
else
y=1;
end
保存后在命令窗口键入y=function1(1,5)
运行结果：
Switch实现：
function y=function1(x,a)
switch x
case x<=-a
y=-1;
case -a<x&&x<a
y=x/a;
otherwise
y=1;
end
保存后在命令窗口键入y=function1(1,5)
运行结果：
>> y=function1(1,5)
y =
0.2000
2、根据近似计算指数，当与指数函数的误差小于0.01时停止，分别用for和while 结构实现。
用for 结构实现：
用for结构：
function y=function3(x)
y=1;t=1;a=x;m=y+x;
for i=1:inf
if (m-y)>=0.00001
y=y+a/function1(t);
a=a*x;
t=t+1;
m=y+a/function1(t);
else
break;
end
end
end
function y=function1(n)
y=1;
for i=1:1:n
y=y*i;
end
end
运行结果：
用while 结构实现：
function y=function1(x)
y=1;i=1;a=1;
while abs(a*(x/(i+1)-1))>0.00001|i<10
a=1;
for i=1:1:i
a=a*x;
a=a/i;
end
y=y+a;
i=i+1;
end
运行结果：
3、迭代计算，给出可能的收敛值，并给出不同收敛对应的处置范围。
function y=function3(x)
x0=x/2;
x1=3/(x0+2);
while abs(x0-x1)>=0.00001
x0=x1;
x1=3/(x0+2);
x1
end
4、在第3题的代码中增加try和catch控制块，以避免出现的情况
function y=function4(x)
x0=x/2;
x1=3/(x0+2);
while abs(x0-x1)>=0.00001
x0=x1;
x1=3/(x0+2);
try
x0=-2;
catch
disp('error');
end
end
5、 从键盘输入数值，迭代计算
function function5()
x=input('input a number:');
x0=x/2;
x1=3/(x0+2);
while abs(x0-x1)>=0.00001
x0=x1;
x1=3/(x0+2);
x1
end
运行结果
>> function5()
input a number:5
x1 =
1.1250
x1 =
0.9600
x1 =
1.0135
x1 =
0.9955
x1 =
1.0015
x1 =
0.9995
x1 =
1.0002
x1 =
0.9999
x1 =
1.0000
x1 =
1.0000
x1 =
1.0000
评定成绩：