計算機仿真報告

1、中南大學計算機仿真實驗報告實驗一 matlab語言編程一、 實驗目的1、熟悉matlab語言及其環(huán)境，掌握編程方法。2、要求認真聽取實驗指導老師講解與演示。二、具體實驗內(nèi)容、步驟、要求 1、運行交互式學習軟件，學習matlab語言； 2、在matlab的命令窗口下鍵入如下命令：intro（注意：intro 為一個用matlab語言編寫的幻燈片程序，主要演示常用的matlab語句運行結果。） 然后，根據(jù)現(xiàn)實出來的幻燈片右面按鈕進行操作，可按startnextnext按鈕一步步運行，觀察。3、 自編程序并完成上機編輯，調(diào)試，運行，存盤：（1）用matlab命令完成矩陣的各種運算，例如：求出下列運算

2、結果，并上機驗證。解：實驗程序如下：function chengxu1a=11 12 13 14;21 22 23 24;31 32 33 34;41 42 43 44;a1=a(:,1)a2=a(2,:)a3=a(1:2,2:3)a4=a(2:3,2:3)a5=a(:,1:2)a6=a(2:3)a7=a(:)a8=a(:,:)a9=ones(2,2)a10=eye(2)實驗結果如下：(1) a(:,1)= (2) a(2,:)= (3) a(1:2,2:3)= (4) a(2:3,2:3)= (5) a(:,1:2)= (6) a(2:3)= (7) a(:)= (8) a(:,:)=(9)

3、 ones(2,2)= (10) eye(2)=(2)、繪制數(shù)學函數(shù)的圖形，例如： y(t)=1-2e-tsin(t) (0=t=8) 理解數(shù)組運算與矩陣運算功能。解：根據(jù)題意編寫matlab程序如下：%繪圖程序如下：t=0:0.01:8;y=1-2*exp(1)-t.*sin(t) plot(t,y)繪制函數(shù)圖形如下圖所示：實驗二 數(shù)值積分算法練習與函數(shù)調(diào)用一、實驗目的1、理解數(shù)值積分法，熟練掌握matlab的函數(shù)調(diào)用。二、實驗題目1、用eular法求解初值問題的數(shù)值解：設方程如下：取步長，上機編寫程序求出數(shù)值解。解：用matlab編程求解如下：%用euler法求初值問題的數(shù)值解functi

4、on fzsyz1t0=0;tf=1;x0=1;h1=0.1;t=t0:h1:tf;n=length(t);u=x0;uu(1)=u;for i=2:n du=u-2*t(i-1)/u; u=du*h1+u; uu(i)=u;enduuplot(t,uu)得到的結果如下圖所示：2、編寫matlab程序求解下列方程的數(shù)值解：解：用matlab編程求解如下：%用ode23法求初值問題的數(shù)值解function xdot=fun21(t,x)xdot=x-t2;function fzsy22t0=0;tf=3;tol=1e-6;x0=1;trace=1;t,x=ode23(fun21,t0,tf,x0

5、,tol,trace);plot(t,x)得到的實驗結果如下圖所示3、試將（2-2）方程改為用eular編程求解試比較用ode23求解結果解：用matlab編程求解如下：%改用euler法求初值問題的數(shù)值解function fzsyz1t0=0;tf=3;x0=1;h1=0.1;t=t0:h1:tf;n=length(t);u=x0;uu(1)=u;for i=2:n du=u-(t(i-1)2; u=du*h1+u; uu(i)=u;enduuplot(t,uu)得到的實驗結果如下圖所示4、 試將（2-1）方程改為用ode23算法調(diào)用函數(shù)求解，并試比較結果。解：用matlab編程求解如下：f

6、unction xdot=fun21(t,x)xdot=x-2*t./x;function fzsy22t0=0;tf=1;tol=1e-6;x0=1;trace=1;t,x=ode23(fun21,t0,tf,x0,tol,trace);plot(t,x)得到的實驗結果如下圖所示：5、利用ode23或ode45求解線性時不變系統(tǒng)微分方程，并繪制出曲線，式中 解：用matlab編程求解如下：function xdot=fun21(t,x)a=-0.5 1;-1 -0.5;xdot=a*x;function fzsy22t0=0;tf=4;tol=1e-6;x0=0;1;trace=1;t,x=

7、ode23(fun21,t0,tf,x0,tol,trace);plot(t,x)得到的實驗結果如下圖所示：6、求出與的單位階躍響應，并分別求出狀態(tài)空間模型。解：（1）的狀態(tài)空間模型求解如下：function shiyan2b1=2;a1=1 2 1;sys=tf(b1,a1);step(sys);a1,b1,c1,d1 = tf2ss(b1,a1)求解可得： 實驗仿真結果如下圖所示：（2） 的狀態(tài)空間模型求解如下：function shiyan2b1=1;a1=2 3 3 1;sys=tf(b1,a1);step(sys);a1,b1,c1,d1 = tf2ss(b1,a1)求解可得： 實驗

8、仿真結果如下圖所示：7、選做題一：已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，求對應的零極點模型，繪制系統(tǒng)階躍響應。解：由matlab編程求解如下：function shiyan2b1=200 400;a1=1 11 52 42;step(b1,a1);z,p,k = tf2zp(b1,a1)有上述程序求解可得： 實驗仿真結果如下圖所示：實驗三 控制工具箱與simulink軟件應用1、 實驗目的1、熟悉工具箱及其使用，進行系統(tǒng)仿真分析，通過仿真對系統(tǒng)進行校正校驗。2、 實驗預習要求2、必須先復習教材及上課介紹的有關控制工具箱命令與simulink仿真工具的使用，并對實驗題目作好準備。3、 學會調(diào)出、運行已由simul

9、ink建立的仿真模型1、仿真模型如下：仿真圖形如下：2、仿真模型如下：仿真圖形如下：實驗四 數(shù)字控制系統(tǒng)仿真與綜合應用一、實驗目的1、 掌握用于離散系統(tǒng)的matlab命令及數(shù)字控制系統(tǒng)仿真系統(tǒng)方法。應用仿真對系統(tǒng)的設計進行分析比較。二、實驗內(nèi)容1、實驗題目與要求若，若使用零階保持器將g(s)轉換成g(z)。采用周期t=0.1s，用仿真方法得出g(s)與g(z)的階躍響應圖并進行比較。解：將連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)用下面的零階保持器法轉換成離散系統(tǒng)傳遞函數(shù)程序清單如下：function shiyan41num=10;den=1,7,10;ts=0.1;i=0:35;time=i*ts;n_zoh,d_

10、zoh=c2dm(nc,dc,ts);yc=step(nc,dc,time);y_zoh=dstep(n_zoh,d_zoh,36);xx,yy=stairs(time,y_zoh);plot(time,yc)hold on;plot(xx,yy)程序結果如下： 實驗仿真結果如下圖所示：2、 仿真研究與系統(tǒng)分析：，采樣周期t=0.2s1、采用零階保持器，將w1(s)轉換為w1(z)，串接一個計算機調(diào)節(jié)模型d(z)組成一個典型的數(shù)字反饋系統(tǒng)，當采用最少拍設計原則設計出來的。分別用仿真算法得到系統(tǒng)在單位階躍輸入作用下的響應，系統(tǒng)在單位速度輸入是的輸出響應。解：（1）首先將w1(s)轉換為w1(z)，采樣周期t=0.2s，程序清單如下：function shiyan42num=10;den=0.005 0.15 1 0;ts=0.2;nc,dc=c2dm(num,den,ts)實驗結果如下： （