《控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言与应用(第2版)》薛定宇_课后习题答案.pdf

控制系统计算机辅助设计是利用计算机软件和工具来辅助控制系统的设计与分析，极大提升了设计效率和精确性。MATLAB语言与应用在该领域扮演着重要角色，尤其是在矩阵运算、系统仿真和数据分析方面。Simulink作为MATLAB的补充，提供了直观的图形化环境，支持快速创建系统模型，并进行动态仿真分析。 在MATLAB语言程序设计中，矩阵和数组是基础数据结构，具备高效处理矩阵运算的能力。其相比C、C++和Fortran这类传统编程语言，能在更短的时间内完成复杂的数学计算。例如，MATLAB在执行矩阵求逆操作时，能够迅速给出结果，并通过内置的函数进行矩阵运算的性能测试。 控制系统的计算机辅助分析不仅局限于线性系统的分析，还包含对非线性系统的处理。在分析非线性系统时，例如当非线性环节的死区特性变化时，系统的阶跃响应会受到影响。随着死区的增加，系统的响应范围会逐渐减小，系统的幅值和超调量也随之下降，但调整时间基本保持不变。这对于控制系统的设计具有指导意义。 Simulink在系统仿真中的应用为控制系统的动态行为提供了一个可视化的仿真环境。在该环境中，用户可以搭建系统模型，直观地观察系统对不同输入信号的响应，比如脉冲信号、时钟信号、随机信号和阶跃信号。通过这些分析，可以进一步优化控制系统的性能。 控制系统计算机辅助设计的概述还涉及了MATLAB及其工具箱产品，如并行计算工具箱、数据采集工具箱、仪器控制工具箱和生物信息学工具箱等。这些工具箱提供了额外的功能模块，支持特定领域中的高级应用，丰富了MATLAB在控制系统设计和仿真中的作用。 MATLAB作为一款高性能的语言和交互式环境，非常适合进行复杂任务的计算处理，且学习曲线相对平缓。对于初学者而言，MATLAB提供了一系列的教程和帮助文档，通过示例程序和教学视频逐步引导用户入门。掌握基本的命令和菜单使用是学习MATLAB的基础，而对于高级用户，MATLAB强大的功能和灵活性使其成为科研和工程设计中不可或缺的工具。 综合上述内容，我们可以得出结论，MATLAB及其Simulink工具在控制系统计算机辅助设计中提供了强大的支持，不仅在理论学习上有广泛的应用，而且在实际工程问题的解决中也发挥着重要作用。通过对MATLAB语言和工具的深入理解和运用，可以大大提升控制系统的设计、仿真和分析效率，对当前控制系统的发展具有重要的推动作用。