2010MATLAB及控制系統仿真_總複習
MATLAB 及控制系統仿真 主講教師：姜萍 第一章 概述 第一章 概述 計算機仿真技術是一門利用計算機軟體模拟實際環境進行科學實驗的技術。 系統仿真是通過系統模型的試驗去研究一個已存在或正在研究設計的系統的過程。它不是系統原型的複現，而是按研究的側重面或實際需要對系統簡化提煉，以利于抓住問題的本質或主要沖突。 一、系統 1、定義：由互相聯系、互相制約、互相依存的若幹部分結合在一起形成的具體特定功能和運動規律的有機整體。 3、系統的性質 ①整體性 二、系統模型 是系統某種特定性能的一種抽象形式。 三、系統仿真 一個較流行于工程技術界的定義是：仿真是通過對系統模型的實驗去研究一個存在的或設計中的系統。這種定義适用于概括了所有工程的(技術的)或非工程的(非技術的)系統。 2、計算機仿真的三個基本要素： 3、系統仿真的三個基本活動 ①數學模型建立：實際上是一個模型辯識的過程。所模組化型常常是忽略了一些次要因素的簡化模型。 5、系統仿真的一般步驟 ①根據仿真目的确定仿真方案 6、系統仿真的應用 ①系統分析與設計； 第一章 仿真軟體—MATLAB基礎與應用 1.1 引言 一、 MATLAB的曆史背景 全名：矩陣實驗室(MATrix LABoratory)是以數值計算、資料圖示為基礎，包含多種專業工具箱，适合多學科、多平台的功能強勁的大型軟體。 70年代，由美國New Mexico大學計算機系主任Cleve Moler講授線性代數時編寫，受到師生的歡迎而廣為流傳。 1.2 MATLAB基礎 1.2.1、 MATLAB基本操作 (１) 工作空間的管理 輕按兩下圖示 可啟動matlab，通常進入“指令視窗”，可實作對工作空間workspace的管理，可執行matlab所有的指令，建立檔案、圖形，完成運算等。 (2) 設定工作路徑 路徑設定很重要，否則可能無法讀取某些檔案，導緻程式無法進行。 路徑設定有兩種方法： 指令方式：直接在指令視窗用path指令,顯示已規定的搜尋路徑；path(path,’c:\aa\bb\cc’)可添加路徑,但退出matlab後再次進入，不保留。 菜單方式：File?Set Path進入，可友善地添加和更改工作路徑，而且隻要save 後可儲存住。 目前路徑可在指令視窗的Current Directory處設定，可友善對檔案進行open、save操作。 1.2.2、 MATLAB基本設計 1、變量 變量在使用前不需定義維數和大小。 命名規則：以字母打頭、不含标點符号、最多不超過19個字元，區分字母的大小寫，如X1、 x1、 a、 A等。另外要避免使用特殊變量。 變量可按需要定義成全局變量和局部變量： 函數檔案中定義的變量為局部變量，在函數内有效。 全局變量的定義： global 變量名 2、 資料 MATLAB的數值計算都采用雙精度浮點運算，指定精度運算需用符号工具箱處理。在數值計算中隻能改變數值的顯示格式。 改變數值顯示格式的方法: 菜單方式： File ? Preference中Command Window ? Text display ? Numeric format中設定。 3、 常用标點符号 ，和 ；可用于隔開放在一行中的多條指令，或者指令的末尾，注意差別： 逗号，顯示運作結果 分号；不顯示運作的結果 … 如果一行中無法寫下一個完整指令，可在行尾加入三個連續的點，表示指令餘下的部分在下一行出現。 百分号%之後的所有文字為注釋，注釋為單行型。 4、簡單數學運算 MATLAB可以象電腦一樣進行一些簡單的數學運算,如可直接輸入16*12.2+25*1.82 計算。常用運算符有： MATLAB支援常用的基本數學函數，要注意隻對弧度操作，如sin(30*pi/180)=0.5。 複數運算不需要特殊處理，用i、j和sqt(-x)表示，運算時與實數運算形式相同。還可以用real、imag、abs、angle指令來表示一個複數的實部、虛部、幅值和相角。 常用基本數學函數 1、矩陣表示和塊操作 矩陣表達式 用[ ]表示，矩陣元素間用空格或逗号隔開，行用分号隔開。 如：a=[1 2 3;4 5 6],b=[7 8 9] 矩陣轉置 用A’如：aa=a’ 矩陣塊操作 可進行元素更改、插入子塊、提取子塊、重排子塊、擴大子塊等。