MATLAB及在电子信息课程中的应用-燕山大学机械工程学院课件.ppt

1、燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-23基于基于MATLABMATLAB机电系统时间响应分析机电系统时间响应分析 机电实验室机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.MATLAB的工作环境1.0 MATLAB 的主界面和工具栏1.0 MATLAB 的主界面和工具栏1.1 命令窗(Command Window) 单行命令执行方式 执行结果直接显示1.2 图形窗(Figure Window) 用图形方式表示计算结果1.3 文本编辑窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘1.4 工作区窗

2、(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘1.5 历史命令窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘1.6 当前路径窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.0 MATLAB的主界面当前路径窗口历史命令窗口命令窗口工具栏主菜单栏当前目录路径文件详细信息工作区窗口快速启动窗口按钮燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.0 MATLAB 的工具栏新建打开剪切 复制 粘贴 撤销恢复Simulink：打开 Si

3、mulink，Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。 Guide：快速启动 Guide，Guide 全称为 Graphical User Interface development environment，用于辅助设计图形用户接口，使用该工具可以简化 GUI 编程。Profiler：快速启动 Profiler 工具，Profiler 工具能够分析出程序运行时间消耗情况，用于帮助分析、改进 M 文件 Help：打开 MATLAB 帮助； Current Directory：设置当前目录燕山大

4、学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.1 MATLAB 的窗口命令窗口MATLAB 命令窗口。打开 MATLAB 时，命令窗口自动显示于 MATLAB 界面中。可单行输入指令 运算提示符，表示 MATLAB 处于准备状态，用户可以输入命令，按下回车键执行，并在命令窗口中显示运行结果 燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.2 MATLAB 的窗口图形窗口燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.3 MATLAB的窗口-文本编辑窗口编辑行列指示运行：dubug 菜单下点击run

5、燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.4 MATLAB 的窗口工作区窗口 n工作区窗口与当前路径窗口共享一块空间，可以通过标签显示或隐藏。工作区窗口中显示当前工作区中的所有变量及其大小和类型等。通过工作区可以对这些变量进行管理。其中包含了工作区工具栏和显示窗口。通过工具栏可以新建或删除变量、导入导出数据、绘制变量的图形等。另外右键单击变量名可以对该变量进行操作。工作区窗口燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.5 MATLAB 的窗口历史命令窗口n默认情况下历史命令窗口位于左下角，显示用户曾经输入过的命令，并

6、显示输入的时间，方便用户查询。n对于历史命令窗口中的命令，用户可以点击右键进行相应的操作。n用户可以双击再次执行命令窗口中的命令。 命令历史窗口燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-231.6 MATLAB 的窗口当前路径窗口 n当前路径窗口显示当前路径下的所有文件和文件夹及其相关信息，并且可以通过当前路径工具栏或右键菜单对这些文件进行操作 。当前路径窗口燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-232.基本绘图方法2.1 直角坐标中的两维曲线2.2 线型、点型和颜色) 2.3 屏幕控制与其他2维绘图2.4 例题燕山大学机械工

7、程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-232.1 直角坐标中的两维曲线n图形的标注和图例1、title(text) %给图形加上标题2、xlabel(text) %给X轴加上说明3、ylabel(text) %给Y轴加上说明4、zlabel(text) %给Z轴加上说明5、text(x,y,string) %在图形指定位置加上说明6、gtext(string) %利用鼠标在图形加上说明7、legend(string1,string2,.) %给图形加图例8、legend off %关闭图例燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-232.2

8、 线型、点型和颜色nplot(x,y,r:) 后面是颜色和线型标识符颜色标识符线型标识符线型y黄.点S正方形标记m品红o圆圈D菱形标记c青xX号朝上三角形r红+号V朝下三角形g绿-实线朝右三角形b蓝*星号朝左三角形w白:虚号P五角星k黑-.点划线H六角星- -虚线none无符号标记燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-232.3 屏幕控制与其他2维绘图1. figure %打开图形窗口2. figure(n) %打开指定图形窗口3. close %关闭当前图形窗口4. close all %关闭所有图形窗口5. close(n) %关闭指定图形窗口6. su

9、bplot(m,n,p) %图形分为m x n个子图，并指定第p个。排号从左到右，从上到下排号从左到右，从上到下。7. grid on %增加网格8. grid off %取消网格燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-23num=2 -3.4 1.5;nden=1 -1.6 0.8;ny,x=dstep(num,den)nsubplot(2,2,1)nplot(y,.r)ngridnxlabel(Time/s);nylabel(Amplitude);ntitle(Discrete step response)2.4例题：1、画离散单位阶跃响应曲线燕山大学机械

10、工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-23num=2 -3.4 1.5;nden=1 -1.6 0.8;ny,x=dimpulse(num,den);nsubplot(2,2,2)nplot(y,.g)ngridnxlabel(Time/s);nylabel(Amplitude);ntitle(Discrete impulse response)2.4例题：2、画离散单位脉冲响应曲线 燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-23num=2 -3.4 1.5;nden=1 -1.6 0.8; nsubplot(2,2,3)ndbode(n

11、um,den,0.1);ntitle(Discrete Bode Plot)ngridnsubplot(2,2,4)ndnyquist(num,den,0.1)ntitle(Discrete Nyquist Plot)ngrid2.4例题：3、画离散系统bode图和nyquist图燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-232.4例题 完整图例燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-233.实验步骤n1.开机，进入MATLAB记事本窗口；n2.新建“*M”文件，输入程序，保存“*M”文件；n3.在debug下拉菜单点击run，

12、运行“*M”文件，实现仿真；文件名首字符不能为数字燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-233.实验步骤n4.程序运行后，运算结果在commend窗口。n5.程序错误提示也在命令窗口。n6.在编辑窗口更改相应错误后，重新保存并运行。错误在第2行12列燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-23本实验用到的控制系统工具箱函数还有：nnumc,denc=cloop(num,den) 已知开环函数求闭环函数nstep(numc,denc,t) 闭环阶跃响应nimpulse( ) 单位脉冲响应 nmargin() 增益和相位裕度nmp=max(y)-1 最大超调量nts=spline(y,t,0.95*1) 过渡时间ne=step(numc,denc)-1 稳态误差1燕山大学机械工程学院机电实验室燕山大学机械工程学院机电实验室2022-6-23特别注意：nstep(numc,denc,t)需要先给t赋值 t=初值：步长：终值； 如t=0:0.1:30