计算机仿真复习.pdf

计算机仿真是一种利用计算机模型来模拟真实系统行为的技术，广泛应用于工程、科学以及计算机科学领域，特别是在控制系统的分析和设计中。复习计算机仿真，我们需要关注以下几个关键知识点： 1. **状态空间表达式**： 状态空间表达式是控制系统理论中的基本概念，用于描述一个系统的动态行为。给定一个传递函数，可以通过`tf2ss`函数在MATLAB中转换成状态空间形式。例如，给定的传递函数`num=[1 1 1]`, `den=[1 6 11 6]`，经过转换得到的状态矩阵`A`、输入矩阵`B`、输出矩阵`C`和零矩阵`D`，描述了系统的线性动力学特性。 2. **离散化**： 在实际应用中，控制系统通常是离散时间的。通过`zp2ss`函数，可以将连续时间系统离散化。在本例中，采样周期为0.1，离散化后的状态矩阵`A`、输入矩阵`B`、输出矩阵`C`和零矩阵`D`表示了离散时间系统的状态方程。 3. **子系统串联与并联**： 在控制系统设计中，经常需要将多个子系统组合。MATLAB提供了`series`和`parallel`函数来实现子系统的串联和并联。传递函数的串联意味着信号流经各个子系统顺序发生作用，而并联则意味着不同子系统的输出加权后形成总输出。通过这两个函数，我们可以求得总传递函数，并在Simulink中通过构建相应模块实现相同的操作，进行对比分析。 4. **Simulink仿真**： Simulink是MATLAB的一个图形化仿真工具，用于建模、仿真和分析多域动态系统。在给定的示例中，通过搭建系统方框图，我们可以直观地表示系统结构，并利用`feedback`函数计算整个系统的传递函数。这样不仅可以验证MATLAB编程求解的正确性，还可以通过可视化界面观察系统行为。 5. **系统稳定性分析**： 系统稳定性是控制理论的核心问题。可以通过特征值分析、根轨迹法或奈奎斯特稳定判据来判断。在给定的代码1中，通过计算系统的特征值，发现所有特征值都在复平面的左半部分，因此系统是稳定的。在代码2中，`roots`函数用于求解系统的特征值，而`pzmap`和`zplane`函数绘制了极点和零点图，揭示了系统在右半平面有极点，表明系统不稳定。 总结来说，计算机仿真是理解和设计复杂系统的关键工具，它涉及状态空间模型、系统离散化、子系统组合、Simulink仿真以及稳定性分析等多个方面。掌握这些知识点，对于计算机专业的学生或从业者来说，是深入学习控制理论、进行系统设计和分析的基础。