【正文】 值 j。 (2)當(dāng) X 是多維數(shù)組時(shí) ,sort(X)命令將 X 中的各列元素按升序排列 。 B．?dāng)?shù)組排序 對(duì)一個(gè)任意給定的數(shù)組 ,其數(shù)組元素往往是沒(méi)有規(guī)律性的 ,使用 sort 函數(shù)組進(jìn)行排序 ,其使用格式如下。 (4)A([l 3 5 7])表示訪問(wèn)數(shù)組八中的第 7 號(hào)元素 。 (2)A (2: 6)表示訪問(wèn)數(shù)組 A 中的第 2 到第 6 個(gè)元素 。 4. 數(shù)組尋址、排序和賦值 由于數(shù)組是由多個(gè)元素組成 ,因此 ,在訪問(wèn)數(shù)組中的單個(gè)或是多個(gè)元素時(shí) ,有必要對(duì)數(shù)組進(jìn)行尋址運(yùn)算。 (2)x=a:increment:b 創(chuàng)建從 a 開(kāi)始 ,加 increment 記數(shù) ,到 b 結(jié)束的行向量(increment 省略便是默認(rèn) 1)。x=[l 2 3。特殊矩陣生成函數(shù)如表 24 所示。 2. 矩陣的生成 北京理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 矩陣的生成有多種方式 ,通常使用的有四種方法 : (1) 在命令窗口中直接輸入矩陣 (2) 通過(guò)語(yǔ)句和函數(shù)產(chǎn)生矩陣 (3) 在 M 文件中建立矩陣 (4) 從外部的數(shù)據(jù)文件中導(dǎo)入矩陣 其中在命令窗口中直接輸入矩陣是最簡(jiǎn)單、最常 用的創(chuàng)建數(shù)值矩陣的方法。輸入的格式要求是 ,向量元素用 “[]”括起來(lái) ,元素之間用空格、逗號(hào)或者分號(hào)相隔 ,用空格或逗號(hào)生成行向量 。 表 23 常用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)表 標(biāo)點(diǎn)符號(hào) 意義 。 表 21 字符串和數(shù)值轉(zhuǎn)換函數(shù) 函數(shù) 功能 函數(shù) 功能 北京理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 eval 求字符串的值 num2str 數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串 feval 求由字符串給定的函數(shù)值 Setstr 將 ASCII 碼轉(zhuǎn)換成字符串 blanks (n) 創(chuàng)建有 n 個(gè)字符串的空格 str2num 將字符串轉(zhuǎn)換成數(shù)值 deblank 去掉字符串的尾部空格 lower 將字符串的字母轉(zhuǎn)換成小寫 int2str 將整數(shù)轉(zhuǎn)換成字符串 upper 將字符串的字母轉(zhuǎn)換成大寫 基本運(yùn)算符號(hào)和常用函數(shù) 22 所示。在字符串中的每個(gè)字符是數(shù)組里的一個(gè)元素 ,因?yàn)樽址菙?shù)值數(shù)組 ,所以可以使用一些函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)字符串和數(shù)值之間的相互轉(zhuǎn)換。 需要注意的是 ,用戶如果在對(duì)某個(gè)變量賦值時(shí) ,該變量已經(jīng)存在 ,系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)使用新值代替舊值。 (2)變量名區(qū)分大小寫 。 變量和字符串 在 MATLAB 中有一些變量被預(yù)定了某個(gè)特定的值 ,我們把它們稱為常量。在此窗口用戶可以查看、重命名、或刪除當(dāng)前路徑文件或文件夾，也可以 更改文件默認(rèn)保存路徑，還可以對(duì)文件進(jìn)行打開(kāi)、執(zhí)行等一系列操作。 北京理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 (3)歷史命令窗口 (Command History)你已執(zhí)行過(guò)的每條命令會(huì)在此窗口中顯示，并注明了執(zhí)行時(shí)間，方便你的查詢。在屏幕上默認(rèn)打開(kāi)的 MATLAB 窗口，主要包括 : (1)命令窗 (Command Window)程序的運(yùn)行都需在此窗口中發(fā)生， “》 ” 為運(yùn)算提示符，表示 MATLAB 處于準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)在 “》 ”后輸入一段運(yùn)算程序，然后按 enter 健，命令窗口就會(huì)直接顯示運(yùn)算結(jié)果。用戶可自由地開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用程序。主要為 :功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。具有豐富的繪圖命令，可以繪制二維、三維圖形，以及 對(duì)圖形進(jìn)行處理和修飾。又有面向?qū)ο蟮木幊烫匦浴? 其他特點(diǎn)： (1)運(yùn)算符和庫(kù)函數(shù)極其豐富，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，編程效率高。它還具備一系列的繪圖函數(shù)，比如對(duì)數(shù)坐標(biāo)、線性坐標(biāo)、極坐標(biāo)和半對(duì)數(shù)坐標(biāo)等，均只要調(diào)用不同的繪圖函數(shù)。并且同一個(gè)函數(shù)名 fun，不同數(shù)目的輸入變量北京理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 （包括無(wú)輸入變量）及不同數(shù)目的輸出變量分別代表著不同的含義 [5]，這不僅使得 MATLAB 的庫(kù)函數(shù)功能更 豐富，同時(shí)大大降低了磁盤空間的需要，使得其編寫的 M 文件簡(jiǎn)單短小，快速高效。能夠靈活地排除在程序流程中的編寫錯(cuò)誤、語(yǔ)法錯(cuò)誤以及語(yǔ)義錯(cuò)誤，從而使得用戶編寫、改正和調(diào)試程序的速度得以加快。MATLAB 軟件提供了一個(gè)可以集成化的開(kāi)發(fā)環(huán)境，用戶可以利用這個(gè)集成環(huán)境方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真模型，執(zhí)行仿真過(guò)程，并分析仿真結(jié)果。在工程技術(shù)數(shù)值運(yùn)算領(lǐng)域中， MATLAB軟件是一套高效強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真軟件，它普遍應(yīng)用于現(xiàn)代的汽車制造、半導(dǎo)體制造、航空航天、電子通訊、醫(yī)學(xué)研究等范疇，被稱之為 “巨人肩膀上的工具 ”。 MATLAB 是數(shù)值計(jì)算的先鋒，它以矩陣作為基本數(shù)據(jù)單位，在應(yīng)用線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真方面已經(jīng)成為首選工具，同時(shí)也是科研工作人員和大學(xué)生、研究生進(jìn)行科學(xué)研究的得力工具。其語(yǔ)言以數(shù)組為基本數(shù)據(jù)單位，包括控制流語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出及面向?qū)ο蟮忍攸c(diǎn)的高級(jí)語(yǔ)言 。概括的講，整個(gè) MATLAB 系統(tǒng)由兩部分組成，即 MAI39。它建立在向量、數(shù)組和矩陣的基礎(chǔ)上，使用方便，人機(jī)界面直觀，輸出結(jié)果可視化，矩陣是 MATLAB 的核心。 北京理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 基于 MATLAB 的控制系統(tǒng)仿真 MATLAB 簡(jiǎn)介 MATLAB 是 MATrix 和 LABoratory 兩詞的前三個(gè)字母組合而成，簡(jiǎn)稱為矩陣實(shí)驗(yàn)室，被譽(yù)為 “巨人肩上的工具 ”，它是一種以矩陣運(yùn)算為 基礎(chǔ)的交互式程序語(yǔ)言。 第三章為基于 MATLAB 的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)，對(duì) MATLAB 進(jìn)行了仿真和比較。 第二章對(duì) MATLAB 軟件進(jìn)行 了介紹。 全文共分四章，具體安排如下： 第一章是緒論，闡述了基于 MATLAB 的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)的 背景和意義，對(duì)計(jì)算機(jī)和 MATLAB 的發(fā)展及現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)要的回顧和劃分。但過(guò)于復(fù)雜的控制任務(wù)是傳統(tǒng)的控制理論無(wú)能為力。 (二 )高度非線性在傳統(tǒng)的控制理論中，對(duì)于具有高度非線性的控制對(duì)象，雖然也有一些非線性控制方法可供使用，但總的來(lái)說(shuō)，到 2020 年為止 ,非線性控制理論 還很不成熟，有些方法又過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法廣泛應(yīng)用。隨著要研究的對(duì)象和系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，依賴于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論難以解決 復(fù)雜系統(tǒng) 的控制問(wèn)題： 北京理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 (一 )不確定性的 模型 傳統(tǒng)控制是基于 模型 的控制， 模型 包括控制對(duì)象和干擾模型 。 現(xiàn)代控制理論 主要采用最優(yōu)控制、 系統(tǒng)辨識(shí) 和 最優(yōu)估計(jì) 、 自適應(yīng)控制 等分析和設(shè)計(jì)方法。但是由于 經(jīng)典控制理論 主要研究的對(duì)象是單變量常系數(shù) 線性系統(tǒng) ，它只適用 于單 輸入單輸出控制系統(tǒng)。 當(dāng)前仿 真研究的前沿課題主要有：仿真與人工智能技術(shù)的結(jié)合，分布式仿真與仿真模型的并行處理，圖形與動(dòng)畫(huà)仿真，建模環(huán)境與仿真支持系統(tǒng)等。但是對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，數(shù)字仿真的局限性就明顯表現(xiàn)出來(lái)，首先它建立的數(shù)學(xué)模型描述能力有局限性，它不能或難以描述復(fù)雜系統(tǒng)的某些問(wèn)題或現(xiàn)象：它所使用的仿真方法主要是近似的數(shù)值解法，缺少知識(shí)推理、邏輯判斷和學(xué)習(xí)訓(xùn)練等智能特性。但它的缺點(diǎn)是為建造物理模型所需的費(fèi)用高、周期長(zhǎng)、技術(shù)復(fù)雜等。數(shù)學(xué)仿真是以綜合參數(shù)比例相似及信息規(guī)律傳遞相似為基礎(chǔ)的仿真。 控制系統(tǒng)仿真經(jīng)歷了物理模型仿真，模擬計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真三個(gè)過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)仿真是系統(tǒng)仿真技術(shù)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用。 70 年代，系統(tǒng)工程被廣泛用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等非工程系統(tǒng)， 促進(jìn)了離散事件系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展。 仿真是對(duì)真實(shí)事物的模擬，它形成于 40 年代二戰(zhàn)末期對(duì)火炮及飛行控制動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的研究， 1948 年電子微分分析器在美國(guó)的 BELL 實(shí)驗(yàn)室的研制成功開(kāi)創(chuàng)了計(jì)算機(jī)仿真的新紀(jì)元。 系統(tǒng)數(shù)字仿真是一門新興學(xué)科，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、控制理論和專業(yè)應(yīng)用技術(shù)等學(xué)科的綜合?；?MATLAB 的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)是為了此目的而設(shè)計(jì)的。由于實(shí)驗(yàn)硬件電路較復(fù)雜，學(xué)生初次做實(shí)驗(yàn)時(shí)不但存在著一定的盲目性，而且容易造成硬件電路的損壞。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)和掌握控制理論與自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)課程。同時(shí)， “計(jì)算機(jī)控制技術(shù) ”課程內(nèi)容涵蓋眾多的數(shù)學(xué)理論和運(yùn)算 ,具有繪圖工作量大、概念抽象、理論與實(shí)踐密切結(jié)合等特點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)控制理論不僅形象直觀地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容借助 MATLAB 仿真較強(qiáng)的交互性和豐富的表現(xiàn)力 , 輸出各種參數(shù)、曲線和圖表 ,還使得原來(lái)抽象、難以理解的各種控制算法變得生動(dòng)形象。如果這種試驗(yàn)是在計(jì)算設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的 ,就稱為計(jì)算機(jī)仿真?？刂葡到y(tǒng)同時(shí)是為了使被控制對(duì)象達(dá)到預(yù)定的理想狀態(tài)而實(shí)施的。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程教學(xué) MATLAB 仿真的特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是計(jì)算機(jī)技 術(shù)與自動(dòng)控制理論、自動(dòng)化技術(shù)以及檢測(cè)與傳感技 術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物 ,主要研究應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論設(shè)計(jì)出滿足工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程需求的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。1958 年美國(guó)的朱利 ((. Jury)發(fā)表了《數(shù)字控制系統(tǒng)》 (SampledData Control System)的論文，建立了數(shù)字控制以及數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)。其發(fā)展過(guò)程中幾個(gè)重要的成果有， 1948 年Bell 實(shí)驗(yàn)室工作的香農(nóng) ()證明了離散系統(tǒng)采樣值復(fù)現(xiàn)原有信號(hào)的條件，隨后發(fā)表了專著《通信的數(shù)學(xué)理論》，創(chuàng)立了信息論 。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)理論是以脈沖傳遞函 數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)線性或近似線性的數(shù)字離散控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的理論。 MATLAB 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 第一章 緒論 ............................................................................... 1 題目背景、研究意義 ............................................................ 1 計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展 ................................................. 1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程教學(xué) MATLAB 仿真的特點(diǎn) ........ 1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 ............................................................ 2 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 ................................................. 4 第二章 基于 MATLAB 的控制系統(tǒng)仿真 .............................. 5 MATLAB 簡(jiǎn)介 ...................................................................... 5 MATLAB 工作環(huán)境 ........................................................ 6 變量和字符串 ................................................................. 7 基本運(yùn)算符號(hào)和常用函數(shù) .............................................. 8 向量、矩陣與數(shù)組 ......................................................... 8 M 文件的編輯與運(yùn)行 ....................................................10 關(guān)系與邏輯運(yùn)算、符號(hào)運(yùn)算和 M 控制命令 ................10 MATLAB 的繪圖功能 ..........................................................13 二維圖形 ........................................................................14 三維圖形 ........................................................................15 第三章 基于 MATLAB 的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì) 16 主界面分析 ...........................................................................16 直接數(shù)字控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) ....................................16 最小拍有紋波系統(tǒng)的仿真 ..................................