maatlab-实验

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；答：点击菜单栏help，选择producthelp选项，在searchfor栏输入‘sqrt’，点击go，可得到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];C=A^2*BC=105115229251（2）矩阵除法已知A=[123;456;789];B=[100;020;003];A\B,A/B3A=[123;456;789];B=[100;020;003];C=A\B,D=A/BWarning:Matrixisclosetosingularorbadlyscaled.Resultsmaybeinaccurate.RCOND=1.541976e-018.C=1.0e+016*-0.45041.8014-1.35110.9007-3.60292.7022-0.45041.8014-1.3511D=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];B=A.',C=A'B=5.0000+1.0000i0+6.0000i2.0000-1.0000i4.00001.00009.0000-1.0000i4C=5.0000-1.0000i0-6.0000i2.0000+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；A=[123;456;789];B1=A([1,2],[3])B2=A([2,3],:)B1=36B2=456789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A=magic(4)B=A(:,[1,2,3])A=16231351110897612414151B=1623551110976414153、多项式（1）求多项式42)(3xxxp的根Y=[10-2-4];S=roots(Y)S=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；A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]P=poly(A)polyval(P,A)A=1.20003.00005.00000.90005.00001.70005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000P=1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.5500ans=1.0e+003*60.3801-0.4545-1.99510.4601-1.99510.2093-1.9951-2.8880-0.4545-4.89780.60460.43530.43530.0841-0.4545-1.16174、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π]t=[0:0.05:2*pi];y=cos(t);plot(t,y)（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=[0:0.05:2*pi];y1=cos(t-0.25);y2=sin(t-0.5);plot(t,y1)holdonplot(t,y2)75、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（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=[0:0.1:4*pi];x1=10*sin(t);plot(t,x1,'r-.+');%画图，显示红色、点划线、标记加号；axis([0,15,-10,10]);%定义显示范围，横轴为[0,15]，纵轴为[-10,10]；title('曲线x1=10sint');%显示标题；xlabel('T轴');ylabel('X1轴');%显示坐标轴名称；set(gca,'xminortick','on');set(gca,'yminortick','on');%显示刻度线；gridon%显示网络线86、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+…+n2000时的最大n值；（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。（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。(1)s=0;i=0;while(s2000)i=i+1;s=s+i;endi=i-1,s=s-ii=629s=1954(2)sum1=0;fori=0:15sum1=sum1+2^i;enddisp(['用for循环所求的值为'num2str(sum1)]);sum2=0;i=0;whilei16sum2=sum2+2^i;i=i+1;enddisp(['用while循环所求的值为'num2str(sum2)]);结果：用for循环所求的值为65535用while循环所求的值为65535(3)str=input('输入字符：','s');ifstr=='y'||str=='Y'x=1elseifstr=='n'||str=='N'x=0elseerror('输入字符错误');end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。10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。1.2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。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。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112.2将1.2的模型转换为状态空间模型2.3将1.3的模型转换为零极点模型3.控制系统模型的连接:已知两个系统11111101012113xxuyxu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。4、典型系统的生成：4典型二阶系统222()2nnnHsss试建立6,0.1n时的系统传递函数模型。5、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。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。12实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析一、实验目的1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析3、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析二、实验内容：1、时域分析1.1、某系统的开环传递函数为43220()83640Gsssss试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量。1.2、典型二阶系统222()2nnnGsss编程求：当6,n分别取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的单位阶跃响应曲线。1.3、典型二阶系统传递函数为：222()2nnnGsss绘制当：0.7,n分别取2、4、6、8、10、12时的单位阶跃响应曲线。2、根轨迹分析根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析使系统稳定的K值范围。()()(1)(3)kGsHssss3、频域分析典型二阶系统传递函数为：13222()2nnnGsss3.1绘制当：0.7,n取2、4、6、8、10、12时的伯德图3．2绘制当：6,n分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的伯德图。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。14实验四动态仿真集成环境—Simulink一、实验目的1、熟悉Simulink模块库中常用标准模块的功能及其应用；2、掌握利用Simulink在用户窗口中建立控制系统仿真模型的方法；3、掌握模块参数和仿真参数的设置以及建立子系统的方法。二、实验内容1.用Simulink对以下系统进行仿真2(),30()8(),30uttytutt其中u(t)为系统输入，y(t)为系统输出，仿真当输入为正弦信号时，输出的信号的波形，仿真时间0t100。2.在滑艇的运行过程中，滑艇主要受到如下作用力的控制：滑艇自身的牵引力F，滑艇受到的水的阻力f。其中水的阻力2fuu，u为滑艇的运动速度。由运动学的相关定理可知，整个滑艇系统的动力学方程为：21[()]uFuum其中，m为滑艇的质量。假设滑艇的质量为1000kg，建立此系统的Simulink模型并进行分析。3．输入教材中P198中例题5-2并作仿真。三、实验报告要求：编写实验内容中的相关算法，算式，编制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。