控制系统与MATLAB的菜鸟教程

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1、控制系统与 MATLAB 的菜鸟教程（一）为打字方便，以下把 MATLAB 简称“小麦” 偷得半日清闲，来写这个前几天承诺好的东西，如果不出意外，以后每周六就写 这么一篇出来，周期不会短也不会太长，毕竟我也在慢慢的学东西，只能从基础 的一点点写起，也算给自己的一个复习的机会了，我打算在后面先写一点控制理 论的东西，然后用小麦做出来或举些其他的例子，然后留下一些简单问题让大家 去做，再然后在下篇里给出解决的方法，很多问题和观点都是基于我个人对控制 系统理论与MATLAB的理解，错误和不周是难免的，希望大家多多指正，一些 好的，更有效率的实现方法也希望大家能提出来，我们共同提高，讲述风格么， 还是

2、轻松和口语化一些，一些术语当然是必须的，但我会尽量说的明白一些，目 的让大家能迅速的熟悉小麦以及如何把他应用到我们控制系统的分析设计中去， 闲话不多说了，现在开始吧！要从哪里开始呢，我觉得一上来就讲控制理论和小麦有点那个还是先说一些 关于小麦本身比较基本的东西和一些必须要注意的问题，目的是让那些刚刚接触 小麦的朋友不至于对我们可爱的小麦产生恐惧，小麦对于学控制的人来讲，就像 是手里笔和草纸，它可以帮助你完成一些复杂的计算，可以帮你作图，分析，但 请记住，说到底，这个东西就是一个工具，它不能代替你思考，学它的目的是为 了更好的研究我们学习的领域，因此不要为学软件而学软件，既然是工具，就必 须学以

3、至用。小麦的最大好处是，编写程序简单得要死，在写算法的时候只需要按我们平常的 书写公式的习惯和思考逻辑来写就可以了，而用其他语言，受到语法规则等的限 制，对编程不熟悉的人估计会很快疯掉。关于小麦的历史什么就不说了，强烈建 议大家使用用比较新版本的小麦（现在最新的好像是r2007b），这样会给你处理 问题带来方便（后面我会举例说明这个问题）。当你打开小麦界面的时候，会看到有几个窗口，现在讲两个有用的，现在没用到 以后再说，一个是command window，你可以在把一些计算啊，画图啊等等的命 令一条一条的输入，然后求取结果，呵呵，比如现在我们来解决世界上最简单但 最有争议的问题，在命令窗口里输

4、入 1+1然后按回车，你可以看到小麦对这个问 题所给出的答案。这里罗嗦一句，在命令窗口里输入命令的时候，可以不必每输 入一条命令就按回车执行，可以把好几句话写完后一起运行，那么你想换行的时 候，记得要按住“shift”再按回车，否则小麦就会执行上面你写下的所有语句。（但有的书上写的是按住“ Ctrl ”再回车，难道是我的电脑比较特殊？）第二个窗口叫 current directory 这个窗口显示的是你当前路径里的东西（当前路 径就是整个界面最上面编辑框里的那段地址路径），这东西有啥用呢，简单的讲 就是，你可以直接调用这个当前路径里的文件。举个例子：比如你可以在当前路 径下(current d

5、irectory窗口里)存放一张jpg格式的图片，名字叫“picture, 然后在命令窗口里直接敲入下面这段代码：复制内容到剪贴板代码:a=imread(picture,jpg)；imshow(a);自己试试看能产生什么结果，这句话大家能知道大概是什么意思，就是显示一张 图片，但如果你把当前路径改一下，再运行上面的代码，会出现一句鲜红的文字 告诉你，兄弟，出错了，“File picturel does not exist.。呵呵，知道是什么意 思了吧！小麦有一个默认的当前路径，就是一打开小麦的时候上面那个编辑框里指定的路 径，有一天我看着不爽，想把它改了，问了论坛里的几位猛人，得到了答案，可

6、以这样做，右键点小麦的快捷方式属性快捷方式，在“起始位置”那个编辑 框里写上你需要的默认当前路径就0K了，简单吧！要是一个不小心把以上介绍的这两个窗口关了该咋办呢？不要着急，点上面菜单 栏里的desktop，在你需要的窗口或界面前面打勾它就出来了。现在简单的介绍下小麦的文件系统，这里主要介绍一下“m文件”，其他文件以 后用到再说，m文件的扩展名“.m”，m文件用来存放和小麦有关的程序代码 按功能，m文件分两种，一种叫“脚本文件”，其实我也不知道具体的定义，意 思就是说，你可以直接运行它得到一个结果，这个结果和你把里面的东西一行行 的输入到命令窗口里再一起运行是一样的。我们来举个例子：还是用上面

7、说到的那个jpg图片，记得指定当前路径，然后我 们在current directory窗口里右键新建一个m文件，起个名字叫“show_a_picture ”双击之后先把里面写的所有东西都删掉(绿色的是注释，不 起作用)，输入前面写过的代码：复制内容到剪贴板代码:a=imread(picture,jpg)；imshow(a);然后点菜单里的debug一save and run，看一下最后的结果，是不是和前面的一样 呢。第二种叫做“函数文件”，意思就是说你可以通过代码在m文件里定义一个函 数，以便我们在需要的时候来调用它，关于自定义函数如果展开来讲，可以说上 三天三夜，呵呵，这里简单的说一下，以便

8、大家将来专门看这方面东西的时候会 比较容易一些，书写函数的格式大致是这样的：第一行定义输入输出和函数名字 复制内容到剪贴板代码:y1,y2yn=fname(x1,x2xn)所有的X和y都只是一个形式上的参数，是为了描述函数关系的方便，所以叫形 参，如果只有一个输出那就不必加中括号了，fname是函数的名字，然后在下面写 上这个函数里输入和输出的关系。我们还是举个简单例子，定义一个峰值为 2，宽度为 1 的矩形脉冲函数：在current directory窗口里新建一个m文件(按我说的做，呵呵)，起个名字叫“f”，然后打开它，可以把里面的所有内容删掉：写如下代码：复制内容到剪贴板代码:funct

9、ion y=f(x)if (x=0)&(x=1);y=2;elsey=0;end这个函数我想大家能够大致看懂意思，可以在命令窗口中输入f(0.5)或f(2)来调 用它，回车察看结果，可以去尝试一下。关于m文件的命名有两点一定一定要注意，否则会出现一些难以察觉的错误： 第一：在给m文件起名字的时候只能用小写字母或下划线，名字里绝对不能用 中文或数字以及其他的符号。第二：如果你的m文件是一个函数，那么文件名字要与你定义的函数名字(包 含子函数的写主函数名)一样。这两点要像公理一样牢牢的记在脑袋里，绝对不能忘记。接下来的几篇我打算用写代码的方式来对控制系统进行分析与设计，关于强大的 simulink

10、 会在后面介绍。本篇的最后我们说一下小麦的帮助系统，一开始学接触小麦的人不喜欢用帮助系 统，因为里面的说明都是英文，我觉得大家应该养成有问题去求助 help 系统的 习惯，问题最好还是能自己解决，这样印象会比较深刻，不要碰到不懂的函数和 问题就到论坛里问，帮助文件的英文描述语法还是比较简单的，个别词用词霸查 一下，用于帮助系统的功能十分强大，我觉得一半以上的问题是可以自己解决的。比如我们遇到一个陌生的函数，你想知道他是干嘛用的，可以在命令窗口中直接 输入：复制内容到剪贴板代码:help （函数名字）然后回车，你会看到出现一些文字，这些东西会非常清楚的告诉你对这个函数的 解释以及书写参数的格式，

11、还有一种方式：在小麦界面的右下角有个“start”， 这个按钮类似与 windows 界面里的“开始”，我们能通过它，选择我们在小麦 里所有能用到的东西，点击“strat” 一 “help”，然后在search for的编辑框里 搜索你赶兴趣的东西。0K!今天先写到这里吧，罗里罗嗦写了一堆很基本的东西，没有深入的说一 些运行机理，因为个人觉得作为小麦在控制系统里的应用，关于操作环境方面， 了解和注意这些就足够了，一些关于文件怎么打开，怎么保存什么的和你用过的 其他软件一样，这里就不多说了。呵呵，（是不是应该放到基础版面里去）但还是保持前后的完整吧，不要着急， 刚刚接触小麦的朋友，一开始要做的事情就是熟悉小麦，尽量和小麦搞好关系， 看看界面，点点菜单，简单计算几个数字熟悉一下操作环境就可以了。下一篇我 还是不打算写控制方面的内容，而是想来个一锅端，把以后能用到的一些计算上 的常用操作都介绍清楚，主要就是以下这些内容：数值计算，操作矩阵，符号运 算，求解微分方程，分支，选择，循环语句等等。从第三篇起，我们开始介绍小 麦与经典控制理论。最后给大家一个建议，每天关电脑睡觉前打开MATLAB的界面，对着屏幕大喊 （或默念）三声： “小麦小麦我爱你!因为你是我手里的笔!” 这样可以达到沟通感情之目的，然后，洗洗睡觉!