MATLAB-第六次實(shí)驗(yàn)

1、MATLAB 第十章第十章 MATLAB綜合應(yīng)綜合應(yīng)用用MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)在工程計(jì)算中的應(yīng)用（在工程計(jì)算中的應(yīng)用（P274,例例10-1）在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（P276,例例10-4）在產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中的應(yīng)用（在產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中的應(yīng)用（P282,例例10-9）在工程電路計(jì)算與分析中的應(yīng)用（在工程電路計(jì)算與分析中的應(yīng)用（P285,例例10-12）2第十章第十章 MATLAB工程基礎(chǔ)的應(yīng)用工程基礎(chǔ)的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)3 例例 對對n=1,2,10,求求xn= 的值。的值。10sin n 編寫編寫M文件文件 for1.m如下：如下： for n=1:10

2、 x(n)=sin(n*pi/10); end x 運(yùn)行即可得結(jié)果。運(yùn)行即可得結(jié)果。 for循環(huán)應(yīng)注意：循環(huán)應(yīng)注意： for循環(huán)內(nèi)不能對循環(huán)變量重新賦值；循環(huán)內(nèi)不能對循環(huán)變量重新賦值； for循環(huán)內(nèi)接受任何有效的循環(huán)內(nèi)接受任何有效的MATLAB數(shù)組；數(shù)組； for循環(huán)可按需要嵌套；為提高運(yùn)算速度，能用其它方法解決時(shí)，盡量不用循環(huán)可按需要嵌套；為提高運(yùn)算速度，能用其它方法解決時(shí)，盡量不用for循環(huán)，必須循環(huán)，必須要用要用for循環(huán)時(shí)應(yīng)預(yù)先分配數(shù)組循環(huán)時(shí)應(yīng)預(yù)先分配數(shù)組(預(yù)先分配內(nèi)存預(yù)先分配內(nèi)存)。MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)Matlab 符號(hào)運(yùn)算舉例4 solve(a*x2+b*x+c=0) x=sym(

3、x); diff(cos(x)2) syms a b x; int(x2,a,b)u 求一元二次方程求一元二次方程 ax2 + bx + c = 0 的根的根 u 求的根求的根 f (x) = (cos x)2 的一次導(dǎo)數(shù)的一次導(dǎo)數(shù)u 計(jì)算計(jì)算 f (x) = x2 在區(qū)間在區(qū)間 a, b 上的定積分上的定積分MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)55 例例 設(shè)銀行年利率為設(shè)銀行年利率為11.25%。將。將10000元錢存入銀行，問多長時(shí)間會(huì)連本帶利翻一番？元錢存入銀行，問多長時(shí)間會(huì)連本帶利翻一番？ 編寫編寫M文件文件 while1.m如下：如下： money=10000; years=0; while mon

4、ey syms x h n; L=limit(log(x+h)-log(x)/h,h,0) M=limit(1-x/n)n,n,inf)MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)計(jì)算積分7int(f,v,a,b): 計(jì)算定積分計(jì)算定積分int(f,a,b): 計(jì)算關(guān)于計(jì)算關(guān)于默認(rèn)變量默認(rèn)變量的定積分的定積分int(f,v): 計(jì)算不定積分計(jì)算不定積分int(f): 計(jì)算關(guān)于計(jì)算關(guān)于默認(rèn)變量默認(rèn)變量的不定積分的不定積分 syms x; f=(x2+1)/(x2-2*x+2)2; I=int(f,x) K=int(exp(-x2),x,0,inf)( )baf v dv ( )f v dv 例：計(jì)算 和2221(22)

5、xIdxxx 20 xKedx MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)符號(hào)求和8 syms n; f=1/n2; S=symsum(f,n,1,inf) S100=symsum(f,n,1,100)symsum(f,v,a,b): 求和求和symsum(f,a,b): 關(guān)于關(guān)于默認(rèn)變量默認(rèn)變量求和求和( )bv af v 例：計(jì)算級(jí)數(shù)例：計(jì)算級(jí)數(shù) 及其前及其前100項(xiàng)的部分和項(xiàng)的部分和211nSn 例：計(jì)算函數(shù)級(jí)數(shù)例：計(jì)算函數(shù)級(jí)數(shù)21nxSn syms n x; f=x/n2; S=symsum(f,n,1,inf)MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)微分方程求解微分方程求解9q dsolvey=dsolve(eq1,eq2,

6、 . ,cond1,cond2, . ,v)其中其中 y 為輸出的解，為輸出的解， eq1、eq2、. . . 為微分方程，為微分方程，cond1、cond2、.為初值條件，為初值條件， v 為自變量為自變量例例 1：求微分方程求微分方程 的通解的通解22xdyxyxedx y=dsolve(Dy+2*x*y=x*exp(-x2),x)MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)微分方程求解微分方程求解10例例 ：求微分方程求微分方程 滿足初值條件滿足初值條件 的特解，并畫出解函數(shù)的圖形。的特解，并畫出解函數(shù)的圖形。0 xxyye y=dsolve(x*Dy+y-exp(x)=0, . y(1)=2*exp(1),

7、x) ezplot(y);12( )ye MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)例：例：求某目標(biāo)函數(shù)求某目標(biāo)函數(shù): 的最的最值值fx=(x)x.4+3*x.3+5*x.2+10;x,fval=fminbnd(fx,-100,100)102.*53.*34.)()(xxxxtfMATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)12極坐標(biāo)、柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)系下繪制圖形極坐標(biāo)、柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)系下繪制圖形 ploar是直接在極坐標(biāo)系下繪圖的命令調(diào)用格式為：是直接在極坐標(biāo)系下繪圖的命令調(diào)用格式為： ploar(THETA, RHO,S)其中其中 S 是字符串，用來控制圖形的線型。是字符串，用來控制圖形的線型。繪制半徑為繪制半徑為 2 的漸開線。的漸開線

8、。 rhe=2; theta=0:pi/20:4*pi; rho=rhe+theta*rhe; polar(theta,rho,r) MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)13用用 subplot函數(shù)函數(shù)把兩種不同的圖形綜合在一個(gè)圖形窗口中。把兩種不同的圖形綜合在一個(gè)圖形窗口中。 subplot(2,2,1) t=0.1:0.1:2*pi; y=sin(t); semilogx(t,y) grid on subplot(2,2,2) t=0:0.1:4*pi; y=sin(t); plot(t,y)subplot(2,2,3) x=1:0.01:5; y=exp(x); plotyy(x,y,x,y,semil

9、ogx,plot) subplot(2,2,4) x=1:0.1:10; y=sqrt(x); plot(x,y,:rd) 二維工程曲線圖形繪制二維工程曲線圖形繪制MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)14用函數(shù)用函數(shù) pie 和和 pie3 繪制餅圖。繪制餅圖。x=200,360,120,400,320; subplot(2,2,1),pie(x,0 0 0 1 0) subplot(2,2,2),pie3(x,0 0 0 1 0) subplot(2,2,3),pie(x(2:5) subplot(2,2,4), x=0.1,0.12,0.21,0.34,0.11;pie3(x ,A,B,C,D,E)三維圖

10、形繪制與復(fù)數(shù)的圖形繪制三維圖形繪制與復(fù)數(shù)的圖形繪制MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)15x、y、z 是向量時(shí)，是向量時(shí)，plot3 命令的使用命令的使用t=0:0.1:8*pi; plot3(sin(t),cos(t),t)title(繪制螺旋線) %用命令用命令 title 對圖形主題進(jìn)行標(biāo)注對圖形主題進(jìn)行標(biāo)注 xlabel(sin(t),FontWeight,bold,FontAngle,italic) ylabel(cos(t),FontWeight,bold,FontAngle,italic) zlabel(t,FontWeight,bold,FontAngle,italic) %命令命令 zlab

11、el 用來指定用來指定 z 軸的數(shù)據(jù)名稱軸的數(shù)據(jù)名稱 grid onx、y、z 都是矩陣時(shí)，都是矩陣時(shí)，plot3 命令的使用命令的使用X,Y=meshgrid(-pi:0.1:pi);Z=sin(X)+cos(Y); plot3(X,Y,Z) 三維圖形繪制與復(fù)數(shù)的圖形繪制三維圖形繪制與復(fù)數(shù)的圖形繪制MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)g.繪制三維圓柱曲面命令繪制三維圓柱曲面命令cylinder cylinder命令中，柱面的軸線定義為 z 軸，只要給出母線的描述就可完成一個(gè)柱面。 調(diào)用格式為： X,Y,Z = cylinder(R,N)；X,Y,Z = cylinder(R)：缺省值 N=20； X,Y,Z

12、 = cylinder：缺省值 N=20，R=1，1。 R：是一描述柱面母線的向量；N：是旋轉(zhuǎn)柱面上的分割線條數(shù)；X,Y,Z ：是返回的x,y,z坐標(biāo)向量。 繪制一個(gè)柱面。繪制一個(gè)柱面。 t=pi:0.01:3*pi; r=sin(t)+t; cylinder(r,30) shading interp5.4 三維圖形繪制與復(fù)數(shù)的圖形繪制三維圖形繪制與復(fù)數(shù)的圖形繪制MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)17球面的表達(dá)球面的表達(dá)spheresphere 調(diào)用格式為：調(diào)用格式為： X,Y,Z=sphere(N)X,Y,Z=sphere(N)：產(chǎn)生一個(gè)（產(chǎn)生一個(gè)（ N+1N+1）（）（ N+1 N+1）的矩陣，然后用函

13、數(shù)的矩陣，然后用函數(shù) surf surf 命令繪命令繪制一個(gè)制一個(gè)單位的球面，單位的球面，N N 為設(shè)置分割線的條數(shù)；為設(shè)置分割線的條數(shù)； X,Y,Z = sphereX,Y,Z = sphere：缺省值缺省值 N = 20N = 20。畫一個(gè)球面。畫一個(gè)球面。 X,Y,Z=sphere; surf(X,Y,Z)MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)【例】示波器應(yīng)用示例。Simulink仿真模型如左圖所示，示波器輸入為3（Y軸個(gè)數(shù)為3）。右圖為該示波器顯示的三路輸入信號(hào)的波形. 模塊庫和系統(tǒng)仿真模塊庫和系統(tǒng)仿真MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ) ：符號(hào)函數(shù)符號(hào)函數(shù)。 該模塊的輸出為輸入信號(hào)的符號(hào)。下圖為對正弦信號(hào)經(jīng)符號(hào)運(yùn)算后

14、的波形。模塊庫和系統(tǒng)仿真模塊庫和系統(tǒng)仿真MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)【例】積分分離式PID控制器。這種PID控制器可以讓控制器中的積分項(xiàng)在系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)投入運(yùn)行，以提高穩(wěn)態(tài)精度；而在系統(tǒng)響應(yīng)處于瞬態(tài)過程時(shí)，將積分項(xiàng)斷開以改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)質(zhì)量。積分分離式PID控制器建立如圖所示： 使能模塊的控制信號(hào)為delta與abs(e)的差值。delta為一很小的正數(shù)，當(dāng)偏差e的絕對值小于delta時(shí)，控制器的積分項(xiàng)才投入使用，從而實(shí)現(xiàn)了控制器中的積分項(xiàng)的分離控制。封裝子系統(tǒng)封裝子系統(tǒng)MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)例：例： 使用3個(gè)單選鈕控制靜態(tài)文本框的背景顏色。function radiobutton1_Callbac

15、k(hObject, eventdata, handles)set(handles.text1,BackGroundColor,r)function radiobutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)set(handles.text1,BackGroundColor,g)function radiobutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)set(handles.text1,BackGroundColor,b)GUI常用組件及舉例常用組件及舉例MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)打開該GUI的 m 文件ex11.

16、m，在函數(shù)pushbutton1_Callback 與 pushbutton2_Callback中加入代碼，如下所示：function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)s1=str2double(get(handles.edit1,String)s2=str2double(get(handles.edit2,String)set(handles.text1,String,s1+s2);function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)s1=str2double(g

17、et(handles.edit1,String)s2=str2double(get(handles.edit2,String)set(handles.text1,String,s1-s2);GUI常用組件及舉例常用組件及舉例MATLAB基礎(chǔ)基礎(chǔ)在輸入信號(hào)x(t)=1（即單位階躍信號(hào)），要求建立M文件，畫出輸出信號(hào)y(t)（即單位階躍響應(yīng)）的圖象，MATLAB程序如下：G=tf(100,1,10,100); %得到傳遞函數(shù)G(S)t=0:0.05:3; %時(shí)間t設(shè)在03秒間，運(yùn)算間隔0.05秒y=step(G,t); %得到單位階躍響應(yīng)y(t)plot(t,y,-k); %繪制出y(t) 圖象xlabel(t); %橫坐標(biāo)軸標(biāo)號(hào)為tylabel(y(t); %縱坐標(biāo)軸標(biāo)號(hào)為y(t)gr