Matlab与控制系统仿真课程教学大纲.pdf

Matlab与控制系统仿真课程教学大纲

（总学时数：32，学分数：2）

一、课程设计的性质、任务和目的

本课程是车辆工程专业选修课程。通过本课程的学习，使学生初步掌握MATLAB语言的
基本知识，结合所学《控制工程基础》课程，学会运用MATLAB语言进行控制系统仿真和辅
助设计的基本技能，为今后从事科学研究打下较好的基础。

二、课程设计的内容和基本要求
第一章计算机仿真和辅助设计概述
了解控制系统计算机仿真和辅助设计的必要性、可能性以及计算机仿真与辅助设计的基
本思路、基本方法和发展现状。
第二章MATLAB语言基础
第一节使用MATLAB的窗口环境
1．MATLAB语言特点
2．MATLAB命令窗口
掌握语句的输入、语句的显示与否、多行命令、方向键的使用、分页命令。
3．变量和数据显示格式
掌握变量的命名方法、数据显示格式的控制命令format、一些特殊的变量。
4．常见的数学运算符及基本的数学函数
+、-、*、/、
abs,sin,cos,asin,acos,tan,atan,sqrt,exp,imag,real,sign,log,log10,conj
5．MATLAB工作空间
掌握who,whos,clear,save,load,quit,exit等命令的使用
了解workspace浏览器
6．文件管理
掌握常用文件管理命令what,delete,dir,type,cd,which
掌握MATLAB工作路径的设置
7．使用帮助
学会用下列帮助和演示命令自学MATLAB语言：
helpmatfun：矩阵函数－数值线性代数
helpgeneral：通用命令
helpgraphics：通用图形函数
helpelfun：基本的数学函数
helpelmat：基本矩阵和矩阵操作
helpdatafun：数据分析和傅立叶变换函数
helpops：操作符和特殊字符
helppolyfun：多项式和内插函数
helplang：语言结构和调试
helpstrfun：字符串函数
helpcontrol：控制系统工具箱函数
helpwin：帮助窗口
helpdesk：帮助桌面，浏览器模式
lookfor命令：返回包含指定关键词的那些项
demo：打开示例窗口
第二节MATLAB矩阵运算及多项式处理
1．矩阵的输入
掌握在命令窗口中用键盘输入
掌握用语句生成矩阵：[from:step:to]；linspace；logspace
掌握一些常用特殊矩阵生成：eye(m,n)；zeros(m,n)；ones(m,n)；diag(V)；随机矩阵rand()
2．矩阵的运算

掌握矩阵的转置、四则运算、逆矩阵与行列式运算：inv()，det()；矩阵乘方^，.^
矩阵的大小：[m,n]=size(A,x)；length(A)=max(size(A))；矩阵求秩：rank（A）
了解矩阵超越函数
3．矩阵操作
矩阵的下标：定位矩阵元素A(m,n)，A(:,n)，A(m,:)，A(m1:m2,n1:n2)，A(:)
矩阵的翻转
4．多项式处理

多项式的建立与表示方法：用降幂系数的行向量来表示；roots求解多项式等于零的根；
poly根据多项式等于零的根求解多项式。
多项式的运算：相乘conv；相除deconv；微分多项式polyder；求多项式的值polyval(p,x)。
第三节绘图简介
掌握plot,figure,axis,text,gtext,title,xlabel,ylabel,zlabel,hold,legend,subplot,grid,
semilogx命令的基本运用，了解bax,hist,stairs,stem,pie等应用绘图及三维绘图命令。

第四节MATLAB程序设计入门
1．MATLAB程序设计的基本原则
2．MATLAB程序的编辑
Editor/Debugger的使用
3．MATLAB程序的种类
脚本M文件（即程序文件）与函数文件之间的区别及其基本结构
4．局部变量与全局变量的声明
5．字符串宏命令：eval
6．常用编程命令：pause，echo，keyboard，input，disp
7．关系与逻辑运算符
8．程序流程控制
循环语句：for,while
条件转移语句：if,else,elseif,switch
第三章控制系统的数学描述与建模
第一节系统的分类
1．线性连续系统（线性定常连续系统）
2．线性定常离散系统
3．非线性系统

第二节控制系统的微分方程数学模型
线性定常连续系统微分方程求解
ode23()、ode45()
第三节传递函数描述
1．连续系统的传递函数模型

分子降幂系数向量]；分母降幂系数向量]
num=[b1,b2,…,bm+1den=[a1,a2,…,an+1
多项式相乘形式的传递函数用