MATLAB在自动化控制实验中的关键应用与系统建模

本实验指导书主要针对大学自动控制课程，旨在通过六个实验环节帮助学生深入理解和掌握MATLAB在控制系统中的应用。实验的第一部分着重于MATLAB基础操作，让学生熟悉软件界面和基本编程方法，学会如何构建控制系统模型，包括连续系统的传递函数模型和零极点增益模型。传递函数模型中，通过`num`和`den`向量表示分子和分母系数，零极点模型则通过`z`和`p`向量以及增益`K`来表示。 在实验原理部分，详细讲解了如何利用MATLAB的`tf2zp()`函数将传递函数转化为零极点形式，以及通过多项式乘法函数`conv`处理复杂传递函数。学生还将学习如何生成典型系统，如随机稳定的线性连续系统、二阶系统，以及通过`rmodel`和`ord2`函数进行模型构造。此外，系统组合也是关键内容，包括串联、并联和反馈连接，分别用`series`、`parallel`和`feedback`函数实现，并允许用户指定正反馈或负反馈。 模型转换是另一个重要环节，实验指导书中介绍了如何将连续系统转换为离散系统，通过`c2d`函数完成，提供零阶保持器（`zoh`）、一阶保持器（`foh`）和双线性变换（`thstin`）等多种采样保持方法，以适应不同应用场景的需求。 这个自控实验指导书为学生提供了一个实用且全面的平台，不仅教授MATLAB工具的使用，还涵盖了控制系统建模、分析与仿真等核心技能，有助于培养学生的实践能力和理论结合实际的能力。通过这些实验，学生能够深化对自动控制理论的理解，并提升解决实际问题的能力。