系统建模仿真幻灯片.ppt

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1、系统建模仿真系统建模仿真第1页，共140页，编辑于2022年，星期二 介介绍绍系系统统建建模模与与仿仿真真的的基基本本概概念念;包包括括系系统统、建建模模与仿真的含义、应用领域以及未来发展趋势等；与仿真的含义、应用领域以及未来发展趋势等；课程内容简介课程内容简介 概概述述MATLAB/SINMULINKMATLAB/SINMULINK的的简简要要功功能能，介介绍绍其其基基本本使使用用方方法，作为课程学习的基础；法，作为课程学习的基础；详详细细讲讲述述基基于于MATLAB/SINMULINKMATLAB/SINMULINK的的系系统统建建模模与与仿仿真真的的基基本本概概念念、原原理理与与方方法法

2、，主主要要包包括括对对连连续续、离离散散、分分布布参参数数、随随机机等等系系统统的的建建模模与与仿仿真真，以以及及实实际际的的信信号号、电电路、控制系统的建模与仿真方法；路、控制系统的建模与仿真方法；每一部分都通过比较完整的仿真实例来巩固知识点每一部分都通过比较完整的仿真实例来巩固知识点。第2页，共140页，编辑于2022年，星期二 “基基于于MATLAB/SIMULINK的的系系统统建建模模与与仿仿真真”是是针针对对南南航航本本科科生生的的一一门门专专业业选选修修课课，它它是是为为培培养养高高质质量的专门人才服务的。量的专门人才服务的。课程培养目标课程培养目标 通通过过对对该该课课程程的的学

3、学习习，使使学学生生了了解解MATLAB/SIMULINKMATLAB/SIMULINK系系 统统 建建 模模 与与 仿仿 真真 的的 作作 用用 和和 重重 要要 意意 义义；明明 晰晰MATLAB/SIMULINKMATLAB/SIMULINK系系统统建建模模与与仿仿真真的的发发展展概概况况及及最最新新发发展展动动态态，掌掌握握MATLAB/SIMULINKMATLAB/SIMULINK系系统统建建模模与与仿仿真真方方法法，为为今今后后从从事事这一领域的研究和工作打下坚实的基础。这一领域的研究和工作打下坚实的基础。第3页，共140页，编辑于2022年，星期二教教材材为为清清华华大大学学出出

4、版版社社出出版版的的系系统统建建模模与与仿仿真真，控控制制系系统统设设计计与与仿仿真真该该书书从从理理论论和和应应用用角角度度出出发发，介介绍绍了了系系统统建建模模与与仿仿真真中中经经常常使使用用的的一一些些理理论论和方法和方法。该该课课程程为为一一门门专专业业选选修修课课，主主要要针针对对中中高高年年级级本本科科生生，即即要要求求学学生生具具备备一一定定的的基基础础理理论论和和专专业业理理论论知知识识，这这包包括扎实的数学和物理基础、良好的专业素质等。括扎实的数学和物理基础、良好的专业素质等。课程教材与要求课程教材与要求希希望望学学生生在在学学习习本本课课程程之之前前，学学习习过过“高高等等

5、数数学学”、“大大学物理学物理”、“电路电路”等课程。等课程。第4页，共140页，编辑于2022年，星期二为为了了突突出出对对学学生生能能力力的的考考查查，课课程程考考评评制制度度为为：学学生生的的平平时时表表现现占占课课程程考考试试成成绩绩的的百分之三十，期末考查成绩占百分之七十。百分之三十，期末考查成绩占百分之七十。课程考核方式课程考核方式 期末考查以提交报告的形式。期末考查以提交报告的形式。第5页，共140页，编辑于2022年，星期二 姚姚俊俊,马马松松辉辉.SimulinkSimulink建建模模与与仿仿真真,西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社.李李颖颖,朱朱伯伯立立,张张威

6、威编编.SimulinkSimulink动动态态系系统统建建模模与与仿仿真真基基础础,西西安安电电子子科科技技大大学出版社学出版社.张张亮亮.MATLAB MATLAB 7.X7.X系系统统建建模模与与仿仿真真,人民邮电出版社人民邮电出版社.参考书目参考书目第6页，共140页，编辑于2022年，星期二 电话电话:025-84896521-6207:025-84896521-6207 电子邮箱电子邮箱: 联系方式联系方式第7页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述1.1 系统系统、模型模型、仿真的基本概

7、念仿真的基本概念 系统的概念系统的概念：所谓系统，是由相互联系、相互作用的若所谓系统，是由相互联系、相互作用的若干部分，以一定的结构组成的具有特定功能的整体。干部分，以一定的结构组成的具有特定功能的整体。第8页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 系统的属性系统的属性（一）系统边界（一）系统边界（一）系统边界（一）系统边界系统不管大小都有一定的边界。系统的边界，即系统存在所涉系统不管大小都有一定的边界。系统的边界，即系统存在所涉及的时间和空间界限。它可能是自然形成的，也可以是人为划定的。及的时间和空

8、间界限。它可能是自然形成的，也可以是人为划定的。（二）系统分层现象（二）系统分层现象（二）系统分层现象（二）系统分层现象系统无论简单与复杂均存在分层现象，或者说具有层次性。所谓系统无论简单与复杂均存在分层现象，或者说具有层次性。所谓分层现象，即是指任何系统，向宏观方向可以逐层综合，向微观分层现象，即是指任何系统，向宏观方向可以逐层综合，向微观方向可以逐层分解，从而表现出鲜明的层次。方向可以逐层分解，从而表现出鲜明的层次。第9页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 系统的特点系统的特点系统具有整体性系

9、统具有整体性：即系统中的各部分不能随意分割；即系统中的各部分不能随意分割；系统具有相对独立性系统具有相对独立性：一方面，这种独立性表现为：第一，一方面，这种独立性表现为：第一，具有特定的质和量的规定性。第二，具有排他性；第三，具具有特定的质和量的规定性。第二，具有排他性；第三，具有稳定性。另一方面，这种独立性是相对的，任何一个系统有稳定性。另一方面，这种独立性是相对的，任何一个系统都存在于环境和周围事物之中，并与之有密切的联系都存在于环境和周围事物之中，并与之有密切的联系结构性结构性:一个系统是其构成要素的集合，这些要素相互联系、一个系统是其构成要素的集合，这些要素相互联系、相互制约。系统内部

10、各要素之间相对稳定的联系方式、组织相互制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构。秩序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构。第10页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 系统的特点系统的特点系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性的性:系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、和功能。例如信息系统的功能是进行信息的收集、出来

11、的性质、能力、和功能。例如信息系统的功能是进行信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实现目标。现目标。系统具有环境适应性系统具有环境适应性:任何系统都处在一定的物质环境之中，任何系统都处在一定的物质环境之中，并与环境发生相互作用。系统与环境的相互联系和相互作用，主并与环境发生相互作用。系统与环境的相互联系和相互作用，主要表现在物质、能量和信息的交换方面要表现在物质、能量和信息的交换方面第11页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一

12、章第一章 概概 述述 可以从不同角度对系统进行分类：可以从不同角度对系统进行分类：按照按照自然属性自然属性：人造系统：工程系统、社会系统等人造系统：工程系统、社会系统等自然系统：太阳系、海洋系统、生态系统等自然系统：太阳系、海洋系统、生态系统等 按照按照物质属性物质属性：实物系统：建筑物、计算机、机床、兵器等实物系统：建筑物、计算机、机床、兵器等概念系统：思想体系、管理、规章制度等概念系统：思想体系、管理、规章制度等 按照按照运动属性运动属性运动属性运动属性：静态系统：静态平衡力系等静态系统：静态平衡力系等动态系统：控制系统、经济系统、动力学系统等动态系统：控制系统、经济系统、动力学系统等第1

13、2页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 以时间作为依据的分类情况为：以时间作为依据的分类情况为：连续系统连续系统连续系统连续系统：系统状态变量随时间连续变化的系：系统状态变量随时间连续变化的系统，如电机速度控制系统、锅炉温度调节系统、飞统，如电机速度控制系统、锅炉温度调节系统、飞机飞行位置的变化等机飞行位置的变化等;离散时间系统离散时间系统离散时间系统离散时间系统：系统状态变量的变化仅发生在一：系统状态变量的变化仅发生在一组离散时刻上的系统组离散时刻上的系统,如计算机系统如计算机系统;离散事件系统

14、：离散事件系统：离散事件系统：离散事件系统：系统中状态变量的改变是由离散时系统中状态变量的改变是由离散时刻上所发生的事件所驱动的系统刻上所发生的事件所驱动的系统,如大型仓储系统中如大型仓储系统中的的”库存问题库存问题;连续离散混合系统：连续离散混合系统：连续离散混合系统：连续离散混合系统：系统中一部分是连续系统系统中一部分是连续系统,而另一部分是离散系统而另一部分是离散系统,其间有连接环节将两者联其间有连接环节将两者联系起来系起来,如计算机控制系统如计算机控制系统.如何认识系统第13页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第

15、一章第一章 概概 述述模型的概念模型的概念模型的概念模型的概念：对系统的特征与变化规律的一种定量抽象，是人们用以认识事对系统的特征与变化规律的一种定量抽象，是人们用以认识事物的一种手段。物的一种手段。第14页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述对于对于系统模型系统模型，有许多分类方法：，有许多分类方法：（1 1）按模型的）按模型的表现形式表现形式分：分：实体模型实体模型（物理模型）（物理模型）-实物模型：根据相似性理论制造的按原系实物模型：根据相似性理论制造的按原系统比例缩小（也可以是放大或与原系统

16、尺寸一样）的实物。统比例缩小（也可以是放大或与原系统尺寸一样）的实物。类比模型：在不类比模型：在不同的物理学领域（力学的、电学的、热学的、流体力学的等）的系统中各自的同的物理学领域（力学的、电学的、热学的、流体力学的等）的系统中各自的变量有时服从相同的规律，根据这个共同规律可以制出物理意义完全不同的比变量有时服从相同的规律，根据这个共同规律可以制出物理意义完全不同的比拟和类推的模型。拟和类推的模型。数学模型数学模型-用数学语言描述的一类模型。数学模型可以是一个或一组代用数学语言描述的一类模型。数学模型可以是一个或一组代数方程、微分方程、差分方程、积分方程或统计学方程，也可以是它们的某种数方程、

17、微分方程、差分方程、积分方程或统计学方程，也可以是它们的某种适当的组合，通过这些方程定量地或定性地描述系统各变量之间的相互关系或适当的组合，通过这些方程定量地或定性地描述系统各变量之间的相互关系或因果关系。因果关系。第15页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述数学模型的分类示意图数学模型的分类示意图数学模型的分类示意图数学模型的分类示意图第16页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述结构模型结构模型主要反映

18、系统的结构特点和因果关系的模型。结构模型中的一类重要模型主要反映系统的结构特点和因果关系的模型。结构模型中的一类重要模型是图模型。是图模型。仿真模型仿真模型通过数字计算机、模拟计算机或混合计算机上运行的程序表达的模型。采通过数字计算机、模拟计算机或混合计算机上运行的程序表达的模型。采用适当的仿真语言或程序，物理模型、数学模型和结构模型一般能转变为用适当的仿真语言或程序，物理模型、数学模型和结构模型一般能转变为仿真模型。仿真模型。第17页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 建模过程主要涉及三类建模过

19、程主要涉及三类信息源信息源 1)1)目标和目的目标和目的目标和目的目标和目的;2)2)先验知识先验知识先验知识先验知识;3)3)试验数据试验数据.1.2 系统建模方法系统建模方法第18页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 建立系统模型的方法有三类建立系统模型的方法有三类 1)1)分析法分析法/演绎法演绎法/理论建模理论建模/机理建模机理建模;根据根据系统的工作原理系统的工作原理,运用一些已知的定理、定律和原运用一些已知的定理、定律和原理推导出描述系统的数学模型理推导出描述系统的数学模型,即理论建模

20、方法即理论建模方法,也称为白箱问题也称为白箱问题.白箱问题白箱问题第19页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 解析法解析法：运用已掌握的理论知识对系统进行：运用已掌握的理论知识对系统进行理论上的分析理论上的分析、计算、计算；第20页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 2)2)测试法测试法/归纳法归纳法/系统辨识系统辨识;通过测取系统通过测取系统在人为输入作用下的输出响应在人为输入作用下的输出响应,或正

21、常进行时或正常进行时系统的输入输出记录系统的输入输出记录,加以必要的数据处理和加以必要的数据处理和数学计算数学计算,估计出系统的数学模型估计出系统的数学模型,即系统辨识即系统辨识,也称为黑箱问题也称为黑箱问题.黑箱问题黑箱问题第21页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 实验法实验法实验法实验法：对于已经存在或建立的实际系统：对于已经存在或建立的实际系统,利用仪器仪表利用仪器仪表,对系统施加一定类型的信号对系统施加一定类型的信号,通过测取系统响应来确定系统通过测取系统响应来确定系统性能的方法性能的方

22、法;第22页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 3)3)综合法综合法;将上述两种方法结合起来将上述两种方法结合起来,即即运用分析法列出系统的理论数学模型运用分析法列出系统的理论数学模型,运用系运用系统辨识法来确定模型的参数统辨识法来确定模型的参数,也称为灰箱问题也称为灰箱问题.灰箱问题灰箱问题第23页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述第24页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基

23、于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 系统建模的一般原则包括系统建模的一般原则包括:1)1)简单性简单性;在实用前提下在实用前提下,模型越简单越好模型越简单越好;2)2)清晰性清晰性;系统模型应尽可能清晰系统模型应尽可能清晰;3)3)相关性相关性;模型中应只包括系统中与研究目的模型中应只包括系统中与研究目的有关的那些信息有关的那些信息;4)4)准确性准确性;5)5)可辨识性可辨识性;模型结构必须具有可辨识的形模型结构必须具有可辨识的形式式;6)6)集合性集合性.第25页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULIN

24、K的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 建模过程为建模过程为第26页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 系统建模应着重研究以下问题系统建模应着重研究以下问题:1)1)参数优化方法参数优化方法;2)2)定性方法定性方法;3)3)模糊方法模糊方法;4)4)归纳推理方法归纳推理方法;根据系统观测数据根据系统观测数据,生成生成系统定性行为模型系统定性行为模型,用于预测系统行为用于预测系统行为.5)5)系统动力学方法系统动力学方法.对系统机理研究对系统机理研究,建立系建立系统的动力学模型统的动力学模型,

25、运转这个模型来观察系统在外运转这个模型来观察系统在外力作用下的变化力作用下的变化.第27页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 系统建模的系统建模的简化简化 模型简化是为系统准备一个低阶的近似模型模型简化是为系统准备一个低阶的近似模型,它在计算上、分析上都比原模型容易处理它在计算上、分析上都比原模型容易处理,而又而又能提供关于原系统足够多的信息能提供关于原系统足够多的信息.模型简化技术实质上是对复杂的模型简化技术实质上是对复杂的,精度较精度较高的模型同简单的高的模型同简单的,精度较低的模型之间的科学

26、精度较低的模型之间的科学折衷处理折衷处理.应满足如下基本要求应满足如下基本要求 1)1)准确性准确性 2)2)稳定性稳定性 3)3)简便性简便性第28页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 仿真的概念仿真的概念仿真的概念仿真的概念：用仿真系统去模仿实际系统行为，以对其进行研用仿真系统去模仿实际系统行为，以对其进行研究。也可以理解为是对系统模型进行随时间演化试验的活动，或是利用系统究。也可以理解为是对系统模型进行随时间演化试验的活动，或是利用系统模型展现类似系统运行的过程或特性的活动。模型展现类似系统

27、运行的过程或特性的活动。为什么要仿真？1.1.实际系统没建起来实际系统没建起来2.2.实际系统不允许实验实际系统不允许实验3.3.在实际系统上实验费用过高在实际系统上实验费用过高第29页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述 模拟仿真模拟仿真 采用数学模型在模拟计算机上进行的实验采用数学模型在模拟计算机上进行的实验 研究研究,称为模拟仿真称为模拟仿真.数字仿真数字仿真 在数字计算机上借助于数值计算的方法所进行的在数字计算机上借助于数值计算的方法所进行的仿真实验称为数字仿真仿真实验称为数字仿真.混合仿真

28、混合仿真 将模拟仿真和数字仿真结合起来的混合实将模拟仿真和数字仿真结合起来的混合实验系统称为混合系统验系统称为混合系统.第30页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第一章第一章 概概 述述系统系统模型模型计算机计算机模型建立模型建立仿真试验仿真试验仿真模型建立仿真模型建立系统、建模与仿真之间的关系系统、建模与仿真之间的关系系统、建模与仿真之间的关系系统、建模与仿真之间的关系我们研究的建模属哪类第31页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真仿真工具仿真工具

29、-MATLAB-MATLAB1.MATLAB1.MATLAB简介简介MATLABMATLAB计算机软件是美国计算机软件是美国MathWorksMathWorks公司开发公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境。现的理想的集成环境。MatLabMatLab的含义是矩阵实验室（的含义是矩阵实验室（Matrix Matrix LaboratoryLaboratory）,主要用于矩阵的方便存取，主要用于矩阵的方便存取，MatLabMatLab问世以来以数值计算见长。问世以来以数值计算见长。第32页，共140页，编辑于2022年，星期

30、二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLABMATLAB的使用基础的使用基础1.MATLAB1.MATLAB的数值记述的数值记述 MATLABMATLAB的数值采用十进制，可以带小数点的数值采用十进制，可以带小数点或负号，以下记述都是合法的或负号，以下记述都是合法的3 -99 0.002 1.3e-2 4.5e333 -99 0.002 1.3e-2 4.5e33MATLABMATLAB的所有计算都以双字长浮点数格式计的所有计算都以双字长浮点数格式计算算，计算结果的显式可以使不同格式，计算结果的显式可以使不同格式第33页，共140页，编辑于2022年，星

31、期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLABMATLAB的使用基础的使用基础2.MATLAB2.MATLAB的变量的变量MATLABMATLAB的变量命名必须遵循下列的变量命名必须遵循下列3 3个命名规则：个命名规则：（1 1）变量名中的英文字母大小写是有区别的，如）变量名中的英文字母大小写是有区别的，如myvarmyvar和和MyVarMyVar表示两个不同变量。表示两个不同变量。（2 2）变量名的第一个字符必须为英文字母，不能超过）变量名的第一个字符必须为英文字母，不能超过3131个字符个字符（3 3）变量名可以包含以下连字符、数字，但不能包）变量

32、名可以包含以下连字符、数字，但不能包含空格符、标点。含空格符、标点。第34页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLABMATLAB的使用基础的使用基础3.MATLAB3.MATLAB中预定中预定义的变义的变量量MATLABMATLAB预定变量预定变量变量变量说明说明ansans预设的计算结果的变量预设的计算结果的变量名名epseps正极小值正极小值=2.2204e-16=2.2204e-16pipiinfinfNaNNaN无法预订的一个数目无法预订的一个数目（0/00/0）i i或或j j根号负一根号负一intmax

33、intmax8 8位，位，1616位，位，3232位，位，6464位整型数据最大值位整型数据最大值intminintmin8 8位，位，1616位，位，3232位，位，6464位整型数据最小值位整型数据最小值realmaxrealmax最大正实数最大正实数realminrealmin最小正实数最小正实数computercomputer计算机类型计算机类型versionversionMATLABMATLAB版本版本第35页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLABMATLAB的使用基础的使用基础4.MATLAB4.MA

34、TLAB的赋值语句的赋值语句MATLABMATLAB中书写表达式的规则和手写算式的方法几乎完中书写表达式的规则和手写算式的方法几乎完全相同，具体规则如下：全相同，具体规则如下：（1 1）表达式由变量名、运算符和函数名组成。）表达式由变量名、运算符和函数名组成。（2 2）表达式将按常规的优先级从左到右计算。）表达式将按常规的优先级从左到右计算。如果一个指令过长可以在结尾加上如果一个指令过长可以在结尾加上“”(表示此行表示此行指令与下一行连续指令与下一行连续)例如：例如：4 4*sin(0.3)*8,sin(0.3)*8,可以输入为可以输入为44*sin(0.3)sin(0.3)8 8第36页，共

35、140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真5.MATLAB5.MATLAB中常用中常用的数学的数学函数函数名称名称含义含义名称名称含义含义名称名称含义含义sin正弦正弦csc余割余割atanh反双曲正切反双曲正切cos余弦余弦asec反正割反正割acoth反双曲余切反双曲余切tan正切正切acsc反余割反余割sech双曲正割双曲正割cot余切余切sinh双曲正弦双曲正弦csch双曲余割双曲余割asin反正弦反正弦cosh双曲余弦双曲余弦asech反双曲正割反双曲正割acos反余弦反余弦tanh双曲正切双曲正切acsch反双曲余割反双

36、曲余割atan反正切反正切coth双曲余切双曲余切atan2四象限反正切四象限反正切acot反余切反余切asinh反双曲正弦反双曲正弦sec正割正割acosh反双曲余弦反双曲余弦MATLAB常用数学函数常用数学函数三角函数和双曲函数三角函数和双曲函数第37页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB常用数学函数常用数学函数指数和对数函数指数和对数函数名称名称含义含义名称名称含义含义名称名称含义含义expE为底的指数为底的指数 log1010为底的对数为底的对数 pow22的幂的幂log自然对数自然对数log22为底的

37、对数为底的对数 sqrt平方根平方根第38页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB常用数学函数常用数学函数复数函数库复数函数库名称名称含义含义名称名称含义含义名称名称含义含义abs绝对值绝对值conj复数共轭复数共轭real复数实部复数实部angle相角相角imag复数虚部复数虚部第39页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB常用数学函数常用数学函数其它函数其它函数名称名称含义含义名称名称含义含义min最小值最小值max最大值最大值

38、mean平均值平均值median中位数中位数std标准差标准差diff相邻元素的差相邻元素的差sort排序排序length个数个数norm欧氏（欧氏（Euclidean）长）长度度sum总和总和prod总乘积总乘积dot内积内积cumsum累计元素总和累计元素总和cumprod累计元素总乘积累计元素总乘积cross外积外积第40页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB中的逻辑关系中的逻辑关系关系操作符关系操作符说明说明小于小于大于大于=大于或等于大于或等于=等于等于=不等于不等于第41页，共140页，编辑于202

39、2年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB中的逻辑关系中的逻辑关系逻辑操作符逻辑操作符说明说明&与与|或或非非第42页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB中的系统命令中的系统命令命命令令含含义义help在线帮助在线帮助helpwin在线帮助窗口在线帮助窗口helpdesk在线帮助工作台在线帮助工作台demo运行演示程序运行演示程序ver版本信息版本信息readme显示显示Readme文件文件who显示当前变量显示当前变量whos显示当前变量的详细信息显示当前变

40、量的详细信息clear清空工作间的变量和函数清空工作间的变量和函数pack整理工作间的内存整理工作间的内存load把文件调入变量到工作间把文件调入变量到工作间save把变量存入文件中把变量存入文件中quit/exit退出退出MATLABwhat显示指定的显示指定的matlab文件文件lookfor在在HELP里搜索关键字里搜索关键字which定位函数或文件定位函数或文件path获取或设置搜索路径获取或设置搜索路径echo命令回显命令回显cd改变当前的工作目录改变当前的工作目录pwd显示当前的工作目录显示当前的工作目录dir显示目录内容显示目录内容unix执行执行unix命令命令dos执行执行d

41、os命令命令!执行操作系统命令执行操作系统命令computer显示计算机类型显示计算机类型第43页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵 例如，矩阵例如，矩阵 ,行向量行向量1 2 3,1 2 3,列向量列向量 ,在在MATLABMATLAB中可以分别表示为中可以分别表示为 A=1 2 3;4 5 6A=1 2 3;4 5 6 B=1 2 3 B=1 2 3 C=4;5;6 C=4;5;6第44页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真第

42、45页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵v注注意意：(1)(1)MATLABMATLAB中中所所有有的的矩矩阵阵与与向向量量均均包包含含在在中中括括号号之之中中。如如果果矩矩阵阵的的大大小小为为11，则则它表示一个标量，如它表示一个标量，如va=3%a表示一个数表示一个数v(2)矩阵与向量中的元素可以为复数，在矩阵与向量中的元素可以为复数，在MATLAB中内置虚数单元为中内置虚数单元为i、j；虚数的表达很；虚数的表达很直观，如直观，如34*i或者或者34*j。第46页，共140页，编辑于2022年，星

43、期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵v技技巧巧：(1)MATLAB中中对对矩矩阵阵或或向向量量元元素素的的引引用用方方式式与与通通常常矩矩阵阵的的引引用用方方式式一一致致，如如A(2,3)表表示示矩矩阵阵A的的第第2行行第第3列列的的元元素素。如如若若对对A的的第第2行行第第3列的元素重新赋值，只需键入如下命令：列的元素重新赋值，只需键入如下命令：vA(2,3)=8;v则矩阵则矩阵A变为变为vA=v123v458第47页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵

44、向量与矩阵第48页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵v (2)MATLAB中中分分号号(;)的的作作用用有有两两点点：一一是是作作为为矩矩阵阵或或向向量量的的分分行行符符，二二是是作作为为矩矩阵阵或或向向量量的的输输出出开开关关控控制制符符。即即如如果果输输入入矩矩阵阵或或向向量量后后键键入入分分号号，则则矩矩阵阵与与向向量量不不在在MATLAB命命令令窗窗口中显示，否则将在命令窗口中显示。如输入矩阵口中显示，否则将在命令窗口中显示。如输入矩阵vA=123;456%按按下下Enter键键，则在则在MA

45、TLAB命令窗口中显示命令窗口中显示vA=v123v456第49页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵第50页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵v(3)冒冒号号操操作作符符(:)的的应应用用。冒冒号号操操作作符符在在建建立立矩矩阵阵的的索索引引与与引引用用时时非非常常方方便便且且直直接接。如如上上述述对对多多维维矩矩阵阵F的的建建立立中中，冒冒号号操操作作符符表表示示对对矩矩阵阵F第第一一维维与与第第二二维维所

46、所有有元元素素按按照照其其顺顺序序进进行行引引用，从而对用，从而对F进行快速赋值，无需一一赋值。如进行快速赋值，无需一一赋值。如vB=2:5%对向量进行赋值对向量进行赋值vB=v2345第51页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵第52页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵vB=2:5B=2:5vB(1:3)=2%B(1:3)=2%向量向量B B从第从第1 1个到第个到第3 3个元素全部赋个元素全部赋 值为值为2

47、 2B=2 2 2 5B=2 2 2 5第53页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵 C=6:-2:0%C=6:-2:0%将向量将向量C C进行递减赋值，初始值为进行递减赋值，初始值为6 6，终止值为，终止值为0 0，步，步长为长为2 2C=6 4 2 0C=6 4 2 0第54页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真向量与矩阵向量与矩阵冒号操作符的使用很灵活，如图冒号操作符的使用很灵活，如图2 2所示。所示。第55页，共140页，编

48、辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB计算单元的基本操作计算单元的基本操作 v 1.矩阵加法与减法矩阵加法与减法v如如果果矩矩阵阵A与与矩矩阵阵B具具有有相相同同的的维维数数，则则可可以以定定义义矩矩阵阵的的加加法法与与减减法法，其其结结果果为为矩矩阵阵相相应应元元素素作作运运算算所所构构成成的的矩矩阵阵。矩矩阵阵加法与减法在加法与减法在MATLAB中的表达方式为中的表达方式为vC=A+B;%C为为矩矩阵阵A与与B之之和和vD=A-B;%D为矩阵为矩阵A与与B之之差差第56页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 20

49、22基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB计算单元的基本操作计算单元的基本操作 v 【例2.1】若若，则，则v v C=A+B=v 1 4 4v 6 10 9v D=A-B=v 1 0 2v 2 0 3第57页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB计算单元的基本操作计算单元的基本操作 第58页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB计算单元的基本操作计算单元的基本操作 矩阵与标量的加法与减法是指标量本身与矩阵所有元素进行相应运矩阵与标量的加法与减法是指标量本身与矩阵所有元素进行相应运算，如若算，如若b b1 1，E E=A A+b b，则，则 E=E=2 3 4 2 3 4 5 6 7 5 6 7第59页，共140页，编辑于2022年，星期二05 十月 2022基于MATLAB/SIMULINK的系统建模与仿真MATLAB计算单元的基本操作计算单元的基本操作 2.2.矩阵的乘法与除法矩阵的乘法与除法 如果矩阵如果矩阵A A的列数等于矩阵的列数等于矩阵B B的行数，的行数，则矩阵则矩阵A A、B B可以相乘。其结果可以相乘。其结果C C=ABAB在在MATLABMATLAB中可表示为中可表示为 C=