MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院課件

基于MATLAB

機(jī)電系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析

機(jī)電實(shí)驗(yàn)室2022/12/10基于MATLAB

機(jī)電系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析機(jī)電實(shí)驗(yàn)室20221.MATLAB的工作環(huán)境1.0MATLAB的主界面和工具欄1.0MATLAB的主界面和工具欄1.1命令窗(CommandWindow)

單行命令執(zhí)行方式執(zhí)行結(jié)果直接顯示1.2圖形窗(FigureWindow)

用圖形方式表示計(jì)算結(jié)果1.3文本編輯窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤1.4工作區(qū)窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤1.5歷史命令窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤1.6當(dāng)前路徑窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤

2022/12/101.MATLAB的工作環(huán)境2022/12/101.0MATLAB的主界面當(dāng)前路徑窗口歷史命令窗口命令窗口工具欄主菜單欄當(dāng)前目錄路徑文件詳細(xì)信息工作區(qū)窗口快速啟動(dòng)窗口按鈕2022/12/101.0MATLAB的主界面當(dāng)前路徑窗口歷史命令窗口命令窗口1.0MATLAB的工具欄新建打開剪切復(fù)制粘貼撤銷恢復(fù)Simulink：打開Simulink，Simulink是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)。Guide：快速啟動(dòng)Guide，Guide全稱為GraphicalUserInterfacedevelopmentenvironment，用于輔助設(shè)計(jì)圖形用戶接口，使用該工具可以簡(jiǎn)化GUI編程。Profiler：快速啟動(dòng)Profiler工具，Profiler工具能夠分析出程序運(yùn)行時(shí)間消耗情況，用于幫助分析、改進(jìn)M文件Help：打開MATLAB幫助；CurrentDirectory：設(shè)置當(dāng)前目錄2022/12/101.0MATLAB的工具欄新建打開剪切復(fù)制粘貼撤銷恢復(fù)S1.1MATLAB的窗口—命令窗口MATLAB命令窗口。打開MATLAB時(shí)，命令窗口自動(dòng)顯示于MATLAB界面中?？蓡涡休斎胫噶钸\(yùn)算提示符，表示MATLAB處于準(zhǔn)備狀態(tài)，用戶可以輸入命令，按下回車鍵執(zhí)行，并在命令窗口中顯示運(yùn)行結(jié)果2022/12/101.1MATLAB的窗口—命令窗口MATLAB命令窗1.2MATLAB的窗口—圖形窗口2022/12/101.2MATLAB的窗口—圖形窗口2022/12/101.3MATLAB的窗口--文本編輯窗口編輯行列指示運(yùn)行：dubug菜單下點(diǎn)擊run2022/12/101.3MATLAB的窗口--文本編輯窗口編輯行列指示運(yùn)行：1.4MATLAB的窗口——工作區(qū)窗口

工作區(qū)窗口與當(dāng)前路徑窗口共享一塊空間，可以通過(guò)標(biāo)簽顯示或隱藏。工作區(qū)窗口中顯示當(dāng)前工作區(qū)中的所有變量及其大小和類型等。通過(guò)工作區(qū)可以對(duì)這些變量進(jìn)行管理。其中包含了工作區(qū)工具欄和顯示窗口。通過(guò)工具欄可以新建或刪除變量、導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)、繪制變量的圖形等。另外右鍵單擊變量名可以對(duì)該變量進(jìn)行操作。工作區(qū)窗口2022/12/101.4MATLAB的窗口——工作區(qū)窗口工作區(qū)窗口與當(dāng)前1.5MATLAB的窗口—?dú)v史命令窗口默認(rèn)情況下歷史命令窗口位于左下角，顯示用戶曾經(jīng)輸入過(guò)的命令，并顯示輸入的時(shí)間，方便用戶查詢。對(duì)于歷史命令窗口中的命令，用戶可以點(diǎn)擊右鍵進(jìn)行相應(yīng)的操作。用戶可以雙擊再次執(zhí)行命令窗口中的命令。

命令歷史窗口2022/12/101.5MATLAB的窗口—?dú)v史命令窗口默認(rèn)情況下歷史命令1.6MATLAB的窗口—當(dāng)前路徑窗口

當(dāng)前路徑窗口顯示當(dāng)前路徑下的所有文件和文件夾及其相關(guān)信息，并且可以通過(guò)當(dāng)前路徑工具欄或右鍵菜單對(duì)這些文件進(jìn)行操作。當(dāng)前路徑窗口2022/12/101.6MATLAB的窗口—當(dāng)前路徑窗口當(dāng)前路徑窗口顯示2.基本繪圖方法2.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線2.2線型、點(diǎn)型和顏色)2.3屏幕控制與其他2維繪圖2.4例題2022/12/102.基本繪圖方法2.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線2022/122.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線圖形的標(biāo)注和圖例1、title(‘text’)%給圖形加上標(biāo)題2、xlabel(‘text’)%給X軸加上說(shuō)明3、ylabel(‘text’)%給Y軸加上說(shuō)明4、zlabel(‘text’)%給Z軸加上說(shuō)明5、text(x,y,’string’)%在圖形指定位置加上說(shuō)明6、gtext(‘string’)%利用鼠標(biāo)在圖形加上說(shuō)明7、legend(‘string1’,’string2’,..)%給圖形加圖例8、legendoff%關(guān)閉圖例2022/12/102.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線圖形的標(biāo)注和圖例2022/12/2.2線型、點(diǎn)型和顏色plot(x,y,’r:’)后面是顏色和線型標(biāo)識(shí)符顏色標(biāo)識(shí)符線型標(biāo)識(shí)符線型y黃.點(diǎn)S正方形標(biāo)記m品紅o圓圈D菱形標(biāo)記c青xX號(hào)^朝上三角形r紅++號(hào)V朝下三角形g綠-實(shí)線>朝右三角形b藍(lán)*星號(hào)<朝左三角形w白:虛號(hào)P五角星k黑-.點(diǎn)劃線H六角星--虛線none無(wú)符號(hào)標(biāo)記2022/12/102.2線型、點(diǎn)型和顏色plot(x,y,’r:’)2.3屏幕控制與其他2維繪圖1.figure%打開圖形窗口2.figure(n)%打開指定圖形窗口3.close%關(guān)閉當(dāng)前圖形窗口4.closeall%關(guān)閉所有圖形窗口5.close(n)%關(guān)閉指定圖形窗口6.subplot(m,n,p)%圖形分為mxn個(gè)子圖，并指定第p個(gè)。排號(hào)從左到右，從上到下。7.gridon%增加網(wǎng)格8.gridoff%取消網(wǎng)格2022/12/102.3屏幕控制與其他2維繪圖1.figurenum=[2-3.41.5];den=[1-1.60.8];[y,x]=dstep(num,den)subplot(2,2,1)plot(y,'.r')gridxlabel('Time/s');ylabel('Amplitude');title('Discretestepresponse')2.4例題：1、畫離散單位階躍響應(yīng)曲線

2022/12/10num=[2-3.41.5];2.4例題：1、畫離散單位num=[2-3.41.5];den=[1-1.60.8];[y,x]=dimpulse(num,den);subplot(2,2,2)plot(y,'.g')gridxlabel('Time/s');ylabel('Amplitude');title('Discreteimpulseresponse')2.4例題：2、畫離散單位脈沖響應(yīng)曲線

2022/12/10num=[2-3.41.5];2.4例題：2、畫離散單位num=[2-3.41.5];den=[1-1.60.8];subplot(2,2,3)dbode(num,den,0.1);title('DiscreteBodePlot')gridsubplot(2,2,4)dnyquist(num,den,0.1)title('DiscreteNyquistPlot')grid2.4例題：3、畫離散系統(tǒng)bode圖和nyquist圖2022/12/10num=[2-3.41.5];2.4例題：3、畫離散系統(tǒng)2.4例題完整圖例2022/12/102.4例題完整圖例2022/12/103.實(shí)驗(yàn)步驟1.開機(jī)，進(jìn)入MATLAB記事本窗口；2.新建“**．M”文件，輸入程序，保存“**．M”文件；3.在debug下拉菜單點(diǎn)擊run，運(yùn)行“**．M”文件，實(shí)現(xiàn)仿真；文件名首字符不能為數(shù)字2022/12/103.實(shí)驗(yàn)步驟1.開機(jī)，進(jìn)入MATLAB記事本窗口；文件名首字3.實(shí)驗(yàn)步驟4.程序運(yùn)行后，運(yùn)算結(jié)果在commend窗口。5.程序錯(cuò)誤提示也在命令窗口。6.在編輯窗口更改相應(yīng)錯(cuò)誤后，重新保存并運(yùn)行。錯(cuò)誤在第2行12列2022/12/103.實(shí)驗(yàn)步驟4.程序運(yùn)行后，運(yùn)算結(jié)果在commend窗口。錯(cuò)本實(shí)驗(yàn)用到的控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)還有：[numc,denc]=cloop(num,den)已知開環(huán)函數(shù)求閉環(huán)函數(shù)step(numc,denc,t)閉環(huán)階躍響應(yīng)impulse()單位脈沖響應(yīng)margin()增益和相位裕度mp=max(y)-1最大超調(diào)量ts=spline(y,t,0.95*1)過(guò)渡時(shí)間e=step(numc,denc)-1穩(wěn)態(tài)誤差12022/12/10本實(shí)驗(yàn)用到的控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)還有：[numc,denc]=特別注意：step(numc,denc,t)需要先給t賦值

t=[初值：步長(zhǎng)：終值]；如t=0:0.1:302022/12/10特別注意：step(numc,denc,t)需要先給t賦值2基于MATLAB

機(jī)電系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析

機(jī)電實(shí)驗(yàn)室2022/12/10基于MATLAB

機(jī)電系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析機(jī)電實(shí)驗(yàn)室20221.MATLAB的工作環(huán)境1.0MATLAB的主界面和工具欄1.0MATLAB的主界面和工具欄1.1命令窗(CommandWindow)

單行命令執(zhí)行方式執(zhí)行結(jié)果直接顯示1.2圖形窗(FigureWindow)

用圖形方式表示計(jì)算結(jié)果1.3文本編輯窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤1.4工作區(qū)窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤1.5歷史命令窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤1.6當(dāng)前路徑窗(FileEditor)多行命令組成語(yǔ)言組，可以文件方式存盤

2022/12/101.MATLAB的工作環(huán)境2022/12/101.0MATLAB的主界面當(dāng)前路徑窗口歷史命令窗口命令窗口工具欄主菜單欄當(dāng)前目錄路徑文件詳細(xì)信息工作區(qū)窗口快速啟動(dòng)窗口按鈕2022/12/101.0MATLAB的主界面當(dāng)前路徑窗口歷史命令窗口命令窗口1.0MATLAB的工具欄新建打開剪切復(fù)制粘貼撤銷恢復(fù)Simulink：打開Simulink，Simulink是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)。Guide：快速啟動(dòng)Guide，Guide全稱為GraphicalUserInterfacedevelopmentenvironment，用于輔助設(shè)計(jì)圖形用戶接口，使用該工具可以簡(jiǎn)化GUI編程。Profiler：快速啟動(dòng)Profiler工具，Profiler工具能夠分析出程序運(yùn)行時(shí)間消耗情況，用于幫助分析、改進(jìn)M文件Help：打開MATLAB幫助；CurrentDirectory：設(shè)置當(dāng)前目錄2022/12/101.0MATLAB的工具欄新建打開剪切復(fù)制粘貼撤銷恢復(fù)S1.1MATLAB的窗口—命令窗口MATLAB命令窗口。打開MATLAB時(shí)，命令窗口自動(dòng)顯示于MATLAB界面中?？蓡涡休斎胫噶钸\(yùn)算提示符，表示MATLAB處于準(zhǔn)備狀態(tài)，用戶可以輸入命令，按下回車鍵執(zhí)行，并在命令窗口中顯示運(yùn)行結(jié)果2022/12/101.1MATLAB的窗口—命令窗口MATLAB命令窗1.2MATLAB的窗口—圖形窗口2022/12/101.2MATLAB的窗口—圖形窗口2022/12/101.3MATLAB的窗口--文本編輯窗口編輯行列指示運(yùn)行：dubug菜單下點(diǎn)擊run2022/12/101.3MATLAB的窗口--文本編輯窗口編輯行列指示運(yùn)行：1.4MATLAB的窗口——工作區(qū)窗口

工作區(qū)窗口與當(dāng)前路徑窗口共享一塊空間，可以通過(guò)標(biāo)簽顯示或隱藏。工作區(qū)窗口中顯示當(dāng)前工作區(qū)中的所有變量及其大小和類型等。通過(guò)工作區(qū)可以對(duì)這些變量進(jìn)行管理。其中包含了工作區(qū)工具欄和顯示窗口。通過(guò)工具欄可以新建或刪除變量、導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)、繪制變量的圖形等。另外右鍵單擊變量名可以對(duì)該變量進(jìn)行操作。工作區(qū)窗口2022/12/101.4MATLAB的窗口——工作區(qū)窗口工作區(qū)窗口與當(dāng)前1.5MATLAB的窗口—?dú)v史命令窗口默認(rèn)情況下歷史命令窗口位于左下角，顯示用戶曾經(jīng)輸入過(guò)的命令，并顯示輸入的時(shí)間，方便用戶查詢。對(duì)于歷史命令窗口中的命令，用戶可以點(diǎn)擊右鍵進(jìn)行相應(yīng)的操作。用戶可以雙擊再次執(zhí)行命令窗口中的命令。

命令歷史窗口2022/12/101.5MATLAB的窗口—?dú)v史命令窗口默認(rèn)情況下歷史命令1.6MATLAB的窗口—當(dāng)前路徑窗口

當(dāng)前路徑窗口顯示當(dāng)前路徑下的所有文件和文件夾及其相關(guān)信息，并且可以通過(guò)當(dāng)前路徑工具欄或右鍵菜單對(duì)這些文件進(jìn)行操作。當(dāng)前路徑窗口2022/12/101.6MATLAB的窗口—當(dāng)前路徑窗口當(dāng)前路徑窗口顯示2.基本繪圖方法2.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線2.2線型、點(diǎn)型和顏色)2.3屏幕控制與其他2維繪圖2.4例題2022/12/102.基本繪圖方法2.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線2022/122.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線圖形的標(biāo)注和圖例1、title(‘text’)%給圖形加上標(biāo)題2、xlabel(‘text’)%給X軸加上說(shuō)明3、ylabel(‘text’)%給Y軸加上說(shuō)明4、zlabel(‘text’)%給Z軸加上說(shuō)明5、text(x,y,’string’)%在圖形指定位置加上說(shuō)明6、gtext(‘string’)%利用鼠標(biāo)在圖形加上說(shuō)明7、legend(‘string1’,’string2’,..)%給圖形加圖例8、legendoff%關(guān)閉圖例2022/12/102.1直角坐標(biāo)中的兩維曲線圖形的標(biāo)注和圖例2022/12/2.2線型、點(diǎn)型和顏色plot(x,y,’r:’)后面是顏色和線型標(biāo)識(shí)符顏色標(biāo)識(shí)符線型標(biāo)識(shí)符線型y黃.點(diǎn)S正方形標(biāo)記m品紅o圓圈D菱形標(biāo)記c青xX號(hào)^朝上三角形r紅++號(hào)V朝下三角形g綠-實(shí)線>朝右三角形b藍(lán)*星號(hào)<朝左三角形w白:虛號(hào)P五角星k黑-.點(diǎn)劃線H六角星--虛線none無(wú)符號(hào)標(biāo)記2022/12/102.2線型、點(diǎn)型和顏色plot(x,y,’r:’)2.3屏幕控制與其他2維繪圖1.figure%打開圖形窗口2.figure(n)%打開指定圖形窗口3.close%關(guān)閉當(dāng)前圖形窗口4.closeall%關(guān)閉所有圖形窗口5.close(n)%關(guān)閉指定圖形窗口6.subplot(m,n,p)%圖形分為mxn個(gè)子圖，并指定第p個(gè)。排號(hào)從左到右，從上到下。7.gridon%增加網(wǎng)格8.gridoff%取消網(wǎng)格2022/12/102.3屏幕控制與其他2維繪圖1.figurenum=[2-3.41.5];den=[1-1.60.8];[y,x]=dstep(num,den)subplot(2,2,1)plot(y,'.r')gridxlabel('Time/s');ylabel('Amplitude');title('Discretestepresponse')2.4例題：1、畫離散單位階躍響應(yīng)曲線

2022/12/10num=[2-3.41.5];2.4例題：1、畫離散單位num=[2-3.41.5];den=[1-1.60.8];[y,x]=dimpulse(num,den);subplot(2,2,2)plot(y,'.g')gridxlabel('Time/s');ylabel('Amplitude');title('Discreteimpulseresponse')2.4例題：2、畫離散單位脈沖響應(yīng)曲線

2022/12/10num=[2-3.41.5];2.4例題：2、畫離散單位num=[2-3.41.5];den=[1-1.60.8];subplot(2,2,3)dbode(num,den,0.1);title('DiscreteBodePlot')gridsubplot(2,2,4)dnyquist(num,den,0.1)title('DiscreteNyquistPlot')grid2.