1、 设计说明书设计说明书 设 计 题 目 基于 MATLAB 的控制系统根轨迹法分析 完 成 日 期 2013 年 9 月 6 日 专 业 班 级 设 计 者 指 导 教 师 课程设计成绩评定课程设计成绩评定 专 业 班 级 姓 名 学 号 教研室主任 指导教师 指导教师评语： 签字： 年 月 日 设计成绩： 签字： 年 月 日 目录 前言1 第一章 设计方案概述2 1.1 设计目的.2 1.2 设计内容.2 1.3 理论推导.2 第二章 程序设计及仿真结果3 2.1 开环传递函数根轨迹3 2.2 单位反馈系统的开环传递函数根轨迹6 2.3 控制系统的开环传递函数根轨迹.7 第三章 根轨迹性能9
2、 心得与体会.12 参考文献.13 设设 计计 用用 纸纸 1 前 言 MATLAB 的名称源自 Matrix Laboratory,1984 年由美国 Mathworks 公司推向市场。它是一种科 学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提 供了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和 设计工作。 MATLAB 软件包括五大通用功能，数值计算功能（Nemeric） 、符号运算功能（Symbolic） 、数据 可视化功能 （Graphic） 、 数字图形文字统一处理功能 （Notebook） 和建模仿
3、真可视化功能 （Simulink） 。 其中，符号运算功能的实现是通过请求 MAPLE 内核计算并将结果返回到 MATLAB 命令窗口。该软件 有三大特点，一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。目前，Mathworks 公司已 推出 30 多个应用工具箱。MATLAB 在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、 电路与系统、系统动力学、次那好和图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、 通信系统以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。 MATLAB 在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。 由于信号与系统课程的 许
4、多内容都是基于公式演算，而 MATLAB 借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信 号与系统课程的需求。 例如解微分方程、 傅里叶正反变换、 拉普拉斯正反变换和 z 正反变换等。 MATLAB 在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲击 响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的 S 域分析和零极点图绘制等 内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解理论知识，并为将来使用 MATLAB 进行信号处 理领域的各种分析和实际应用打下基础。 设设 计计 用用 纸纸 2 第一章第一章 设计方案概述设计方案概述 1.1 设计设
5、计目的目的 本次课程设计是利用 MA TLAB 应用软件的基础知识和基本程序设计方法，从而加深理论知识 的掌握，并把所学的知识系统、高效的贯彻到实践中来，避免理论与实践的脱离。同时提高独立编 程的水平，并在实践中不断完善理论基础，有助于培养综合能力。 1.2 设计设计内容内容 这次主要是基于 MATLAB 的控制系统根轨迹法分析是控制系统根轨迹的绘制以及利用系统大致 的根轨迹图分析系统性能的方法，若要由根轨迹获得系统在某一特定参数下准确的性能指标或者准 确的闭环极点，需要依据幅值条件精确地作图。如果利用 MATLAB 工具箱中函数，则可方便、准确 地作出根轨迹图，并利用图对系统进行分析。 1.3 理论推导理论推导 1利用 rlocus 命令可求得系统的根轨迹 格式：
