MATLAB语言与控制系统仿真：基础与应用

"MATLAB语言与控制系统仿真是华中科技大学电气与电子工程学院应用电子工程系的一门课程，旨在教授学生如何使用MATLAB进行控制系统的设计和仿真。课程涵盖计算机辅助设计与仿真的概述、MATLAB语言基础、控制系统的数学描述与建模、分析方法以及SIMULINK仿真基础。通过学习，学生应能掌握MATLAB语言，并能应用其进行控制系统仿真，为未来科研奠定基础。课程设有上机操作考试，总学时32，上机学时12。推荐了多本MATLAB相关教材供参考学习。" MATLAB是一种广泛应用于工程计算、数据分析和控制系统设计的高级编程语言。在控制系统仿真的背景下，MATLAB提供了强大的工具箱，如Simulink，用于建立动态系统的模型并进行实时仿真。以下是对MATLAB语言与控制系统仿真中的关键知识点的详细说明： 1. 计算机仿真和辅助设计： - 计算机仿真是一种利用数学模型在计算机上模拟真实系统行为的方法，遵循相似性原理，以理解和预测实际系统的性能。 - 计算机辅助设计（CAD）不仅包括了计算机仿真的功能，还涵盖了利用计算机提高设计效率和质量的各个方面。在MATLAB中，CAD主要涉及利用其计算能力和图形用户界面进行系统设计和分析。 2. MATLAB语言基础： - MATLAB提供了一种交互式的环境，用于数值计算、符号计算、数据可视化以及编写脚本和函数。 - 学习MATLAB语言基础包括理解基本语法、数据类型（如向量、矩阵）、运算符、控制结构（如循环、条件语句）以及函数的定义和调用。 3. 控制系统的数学描述与建模： - 控制系统通常用传递函数、状态空间模型或者零极点增益（ZPK）表示。在MATLAB中，可以使用`tf`, `ss`, 或 `zpk` 函数创建这些模型。 - 建模过程涉及将物理系统转化为数学表达，以便在MATLAB环境中进行分析和仿真。 4. 控制系统的分析方法： - 这部分可能包括稳定性分析（如Routh-Hurwitz判据）、根轨迹法、频率响应分析（Bode图、Nyquist图）等。 - MATLAB提供了一系列工具，如`bode`、`step` 和 `nyquist` 函数，用于绘制这些图并评估系统性能。 5. SIMULINK仿真基础： - SIMULINK是MATLAB的一个扩展，支持图形化建模，特别适合动态系统的仿真。 - 用户可以通过拖放模块，连接它们来构建系统模型，然后运行仿真以观察系统行为。 - 示例文件如`exp1_1.m`, `exp1_2.m`, `exp1_3.m`和`exm1_2.mdl`可能是SIMULINK模型或MATLAB脚本，用于实践和学习。 通过学习这些知识点，学生将能够使用MATLAB和SIMULINK进行控制系统的设计、建模、分析和仿真，从而提升其在自动控制领域的专业技能。参考书目提供了丰富的资料，进一步深入学习MATLAB在控制系统中的应用。