应用软件论文软件应用论文计算机应用软件论文 ：matlab软件在系统稳定性分析与仿真中的应用.pdf

应用软件论文软件应用论文计算机应用软件论文 ： MATLAB 软件在系统稳定性分析与仿真中的应用 摘 要: 系统的稳定性是系统实现其功能的前提，因此，对系统进行稳定性判 断就显得很有必要．判断系统的稳定性可以从系统的线性模型出发， 导出系统的系统函数，利用 MATLAB 软件对系统函数的极点分布情 况和冲击响应的模式进行分析，并对系统进行建模仿真，得到系统的 极点分布图和冲击响应的模式图，在此基础上，对系统的极点分布图 和冲击响应的模式进行分析，根据系统稳定的条件，判断系统是否稳 定． 关键词: 系统;稳定性;系统函数;仿真 0 引言 系统是由若干相互联系、相互作用的单元组成的具有一定功能的有机整 体．不同的系统实现的功能是不一样的，但是，任何系统要使其能按照预期的 目标实现其功能，都是以系统稳定为先决条件的．即系统必须是稳定的系统， 稳定性是系统自身的一种属性，与外部条件无关．因此，对于一个系统来说， 设法判断它的稳定性是十分重要的．系统稳定性的判断方法有多种，利用传统 方法判断系统的稳定性，一是工作量大、效率差，二是且缺乏强有力的图形输 出支持．随着计算机技术的飞速发展，各种功能强大的科学计算和系统仿真软 件也应运而生，使人们对各种系统的分析处理变得更加的方便快捷．MATLAB 就是一种应用广泛，既可以对系统性能进行分析，又可以对系统进行建模仿真 的软件． 1 MATLAB 的功能特点 MATLAB 被誉为 “巨人肩膀上的工具”、是一种功能强大的科学计算和工 程仿真软件，它的交互式集成界面能够帮助用户快速地完成数值分析、矩阵运 算、数字信号处理、仿真建模、系统控制与优化等功能，广泛应用于航天航空、 汽车制造、半导体制造、电子通信、医学研究等领域．它采用与数学表达式相 同的形式，不需要传统的程序设计语言，可以在较短时间内掌握并用它来解决 一些实际问题．系统开发人员能借助 MATLAB 软件迅速测试设计构想，综合测 评系统性能，快速设计更好的方案来确保更高技术要求，它有如下几个特点: (1) 编程效率高．MATLAB 是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许 采用数学形式的语言编写程序，且比 BASIC 、FORTRAN 和 C 等语言更加接近 我们的思维方式． (2) 使用方便．MATLAB 是一种解释型语言，执行前不需要进行专门的编 译． (3) 扩充能力强．MATLAB 语言有丰富的库函数，在进行复杂的数学运算 时可以直接调用，用户文件也可以作为 MATLAB 的库函数来调用，用户可以根 据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数，以提高 MATLAB 使用效率和扩充 它的功能． (4) 语句简单，内涵丰富．MATLAB 语言中最基本最重要的成分是函数， 一个函数由函数名、输入变量和输出变量组成．同一函数名，不同数目的输入 变量及不同数目的输出变量代表着不同的含义． (5) 高效方便的矩阵和数组运算．MATLAB 语言规定了矩阵的算术运算符、 关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符，而且这些运算符大部分 可以毫无改变地照搬到数组间的运算．另外，它不需要定义数组的维数，而且 的MATLAB 中，给出了矩阵函数，特殊矩阵专门函数，使之在求解诸如信号处 理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时显得简捷、高效，这是高级 语言所不能比拟的． (6) 方便的绘图功能．MATLAB 的绘图是十分方便的，它有一系列绘图函 数，只需调用不同的绘图函数，简单易行． 2 系统稳定性分析及判别依据 一个系统是否稳定，直观地来看，就是当该系统受到某种干扰信号作用时， 由干扰信号所引起的系统响应在干扰信号消失后能否自动消失，也就是系统能 否回到干扰信号作用前的原来状态，如果由干扰信号引起的系统响应在干扰信 号消失后，经过一定的时间，其响应能自动消失，即被衰减为零．系统能够回 到干扰作用前的原来状态，则系统就是稳定的系统，若由干扰引起的系统响应 在干扰信号消失后，经过一定的时间后，系统仍无法回到干扰作用前的原来状 态，则系统就是非稳定的系统． 基于以上理论，对于控制系统，要判断它的稳定性，不妨采用通过给系统 人为加干扰的方法来进行判断，这就涉及到如何选择干扰源的问题．干扰源的 选择是要满足一定的条件的，其条件为:必须是瞬间出现的，作用时间很短