MATLAB语言及其应用实验指导书renew1

1《MATLAB语言及其应用》实验指导书目录实验一Matlab使用方法和程序设计........................实验二控制系统的模型及其转换.............................实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析...........实验四动态仿真集成环境-Simulink.........................2实验一Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[12;34];B=[55;78];求A^2*BA=[12;34];B=[55;78]A^2*Bans=105115229251（2）矩阵除法已知A=[123;456;789];B=[100;020;003];A\B,A/BA=[123;456;789];B=[100;020;003];A\BWarning:Matrixisclosetosingularorbadlyscaled.3Resultsmaybeinaccurate.RCOND=2.203039e-018.ans=1.0e+016*0.3152-1.26090.9457-0.63042.5218-1.89130.3152-1.26090.9457A/Bans=1.00001.00001.00004.00002.50002.00007.00004.00003.0000（3）矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.',A'A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];A.’A.'ans=5.0000+1.0000i0+6.0000i2.0000-1.0000i4.00001.00009.0000-1.0000iA’ans=45.0000-1.0000i0-6.0000i2.0000+1.0000i4.00001.00009.0000+1.0000i（4）使用冒号表达式选出指定元素已知：A=[123;456;789];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列B=A([1,2],[3]);BB=36B=A([2,3],[1,2,3])B=456789C=magic(4)C=16231351110897612414151C([1,2,3,4],[1,2,3])ans=5162351110976414153、多项式（1）求多项式42)(3xxxp的根p=roots([10-2-4])p=2.0000-1.0000+1.0000i-1.0000-1.0000i（2）已知A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]，求矩阵A的特征多项式;把矩阵A作为未知数代入到多项式中；AA=sym(A);poly(AA)ans=x^4-(69*x^3)/10-(3863*x^2)/50-(8613*x)/100+12091/20A^3-2*A-4ans=408.6880450.0300508.2400490.7260601.2500777.3130669.0500691.5900430.7200859.9100557.6000502.2400342.9400441.7800413.7000412.780064、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]t=[0:0.1:2*pi];y=cos(t);plot(t,y);holdont=[0:0.1:2*pi];y=cos(t-0.25);plot(t,y);holdont=[0:0.1:2*pi];y=sin(t-0.5);plot(t,y);01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.815、基本绘图控制绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线7（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=[0:0.1:4*pi];x1=sin(t);plot(t,x1,'r-.+')title('试验一');xlabel('t');ylabel('y=10*sin(t)');02468101214-10-8-6-4-20246810y=10*sin(t)t试验一6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+…+n2000时的最大n值；s=0;m=0;while(s=2000),m=m+1;s=s+m;end,[s-m,m-1]ans=195362（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。M-File:function[s,n]=Untitled3(k)s=0;n=0;while(n=k);s=s+2^n;n=n+1;8End（3）如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入y或Y时（表示是），x自动赋为1；当从键盘输入n或N时（表示否），x自动赋为0；输入其他字符时终止程序。三、实验报告要求：编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告上。实验二控制系统的模型及其转换一、实验目的1、掌握建立控制系统模型的函数及方法；2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数；3、熟悉控制系统模型的连接方法；4、掌握典型系统模型的生成方法。二、实验内容：1.控制系统模型1.1系统的模型为23324(2)(66)()(1)(325)sssGssssss试建立系统的传递函数模型。s=tf('s');G=4*(s+2)*(s^2+6*s+6)/s/(s+1)^3/(s^3+3*s^2+2*s+5)Transferfunction:94s^3+32s^2+72s+48-----------------------------------------------------s^7+6s^6+14s^5+21s^4+24s^3+17s^2+5s1.2已知单输入双输出系统的零极点模型3(12)4(5)(3)()(3)(4)(5)sssGssss建立系统的零极点模型。s=tf('s');g11=3*(s+12)/(s+3)/(s+4)/(s+5);g21=4/(s+4);G=[g11;g21]Transferfunctionfrominputtooutput...3s+36#1:------------------------s^3+12s^2+47s+604#2:-----s+4s=zpk('s');g11=3*(s+12)/(s+3)/(s+4)/(s+5);g21=4/(s+4);G=[g11;g21]Zero/pole/gainfrominputtooutput...3(s+12)#1:-----------------(s+3)(s+4)(s+5)4#2:-----(s+4)1.3给定系统的状态空间表达式，2.81.40011.40000()()()1.80.31.40.61000.600()0001()xtxtutytxt建立系统的状态空间模型。10A=[-2.8-1.400;1.4000;-1.8-0.3-1.4-0.6;000.60];B=[1;0;1;0];C=[0001];D=[0];G=ss(A,B,C,D)a=x1x2x3x4x1-2.8-1.400x21.4000x3-1.8-0.3-1.4-0.6x4000.60b=u1x11x20x31x40c=x1x2x3x4y10001d=u1y10Continuous-timemodel.2.控制系统模型的转换2.1将1.1的模型转换为零极点模型s=tf('s');G=4*(s+2)*(s^2+6*s+6)/s/(s+1)^3/(s^3+3*s^2+2*s+5);GG=zpk(G)Zero/pole/gain:4(s+4.732)(s+2)(s+1.268)--------------------------------------------s(s+2.904)(s+1)^3(s^2+0.09584s+1.722)2.2将1.2的模型转换为状态空间模型s=tf('s');g11=3*(s+12)/(s+3)/(s+4)/(s+5);g21=4/(s+4);G=[g11;g21];GG=ss(G)a=x1x2x3x411x1-12-5.875-3.750x28000x30200x4000-4b=u1x12x20x30x42c=x1x2x3x4y100.18751.1250y20002d=u1y10y20Continuous-timemodel.2.3将1.3的模型转换为零极点模型G3=zpk(G1)Zero/pole/gain:0.6(s^2+s+1.54)------------------------------(s+1.4)^2(s+1.061)(s+0.3394)3.控制系统模型的连接:已知两个系统11111101012113xxuyxu122222201013114xxuyx求按串联、并联、系统2联接在反馈通道时的负反馈系统的状态方程。A1=[01;1-2];B1=[0;1];C1=[13];D1=[1];A2=[01;-1-3];B2=[0;1];C2=[14];D2=[0];G1=ss(A1,B1,C1,D1);G2=ss(A2,B2,C2,D2);Gs=G1*G2a=x1x2x3x4x10100x21-214x30001x400-1-3b=u1x10x20x30x41c=x1x2x3x4y11314d=u1y10Continuous-timemodel.Ga=G1+G2a=x1x2x3x4x10100x21-200x30001x400-1-3b=u1x1013x21x30x41c=x1x2x3x4y11314d=u1y11Continuous-timemodel.Gf=feedback(G1,G2)a=x1x2x3x4x10100x21-2-1-4x30001x413-2-7b=u1x10x21x30x41c=x1x2x3x4y113-1-4d=u1y11Continuous-timemodel.4、典型系统的生成：4典型二阶系统14222()2nnnHsss试建立6,0.1n时的系统传递函数模型。w=6;n=0.1;s=tf('s');H=w^2/(s^2+2*n*w*s+w^2)Transferfunction:36----------------s^2+1.2s+365、连续系统的离散化：对连续系统6(3)()(1)(2)(5)sGssss在采样周期T=0.1时进行离散化。s=tf('s');G=6*(s+3)/(s+1)/(s+2)/(s+5);G1=c2d(G,0.1)%采用零阶保持器对其离散化Transferfunction:0.02552z^2+0.002704z-0.01601----------------------------------z^3-2.33z^2+1.786z-