MATLAB在自控原理实验中的系统建模与模型转换

MATLAB是一种强大的数值计算和可视化环境，广泛应用于控制系统设计与分析。本资源主要聚焦于如何使用MATLAB进行自控原理中的系统建模与模型转换，以实现实际工程中的控制系统设计。 首先，实验一着重介绍了MATLAB在控制系统建模中的应用。通过`tf()`函数，用户可以创建连续系统的传递函数模型，其输入参数包括分子多项式的系数向量`num`和分母多项式的系数向量`den`。`conv()`函数用于处理多项式的乘积，方便处理复杂系统模型。传递函数的表示如`sys=tf(num,den)`，通过`Printsys(num,den)`可以查看模型的输出。 对于零极点增益模型（ZPK），MATLAB提供`zpk()`函数，用于定义系统的零点`z`、极点`p`和增益`k`。若系统是连续的，零点和极点为0时，用空列表`[]`表示。采样时间`Ts`默认为连续系统，但也可以指定为离散系统。例如，`sys=zpk(z,p,k)`。 模型转换是MATLAB的重要功能之一。`zp2tf()`函数用于将零极点模型转换为传递函数模型，而`tf2zp()`则反之。这对于在不同模型之间切换或简化系统分析非常有用。例如，`[num,den]=zp2tf(z,p,k)`和`[z,p,k]=tf2zp(num,den)`分别执行这两个转换。 模型连接是构建复杂系统的关键步骤。MATLAB支持串联、并联和反馈连接，通过`series()`函数实现串联连接，`parallel()`用于并联连接，`feedback()`则用于实现反馈连接。这些函数允许用户根据实际需求组合不同的子系统，其中`sign`参数指示反馈的方向，缺省情况下为无反馈。 本资源详细介绍了MATLAB在自控原理中的核心应用，包括系统数学模型的建立、模型转换以及连接操作。掌握这些技能，工程师们可以在控制系统的理论设计和实际仿真中提高效率，实现精确的系统分析和优化。