MATLAB系统建模与动态特性分析实战

本实验是关于MATLAB系统模型建立和动态特性分析的实践性学习，旨在让学生掌握如何使用MATLAB软件进行控制系统模型的设计和分析。实验主要目标包括： 1. 掌握MATLAB工具在系统建模中的应用，学会如何通过传递函数、零极点增益模型和状态空间模型来描述连续或离散控制系统。 - 传递函数模型：通过`num`和`den`向量来表示系统分子多项式和分母多项式的系数，`tf`命令用于创建传递函数模型。 - 零极点增益模型：`z`、`p`和`k`矢量分别代表零点、极点和增益，`zpk`命令构建零极点增益模型。 - 状态空间模型：使用矩阵`a`、`b`、`c`和`d`表示动态方程，`ss`命令将其转换为状态空间形式。 2. 学习MATLAB中模型之间的转换，如从状态空间到传递函数、零极点增益模型的转换，以及不同模型之间的相互转换命令，如`ss2tf`、`tf2ss`等。 3. 实践系统组合：理解如何使用`parallel`命令处理系统并联，通过传递函数系数的行向量表示，并联后系统的传递函数表达式。 4. 动态特性分析：通过`step`或`impulse`函数获取阶跃响应曲线，进而分析系统的响应速度、稳定性等动态特性，并通过`bode`或`nyquist`等函数研究系统频率响应。 5. 性能指标计算：了解如何利用MATLAB计算阶跃响应的性能指标，例如上升时间、峰值时间、调整时间等，这对于评估系统性能至关重要。 在整个实验过程中，学生需要熟悉MATLAB的编程环境，运用所学理论知识进行实际操作，并通过实验结果深入理解控制系统设计和分析的基本方法。通过这个实验，学生将增强对MATLAB在工程领域中的实用性和重要性的认识。