MATLAB試驗(yàn)指導(dǎo)書（附答案）

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MATLAB基礎(chǔ)試驗(yàn)指導(dǎo)書

漳州師范學(xué)院物電系

2023年10月

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目錄

試驗(yàn)一MATLAB環(huán)境的熟悉與基本運(yùn)算2試驗(yàn)二MATLAB數(shù)值運(yùn)算8試驗(yàn)三MATLAB語言的程序設(shè)計(jì)12試驗(yàn)四MATLAB的圖形繪制16試驗(yàn)五采用SIMULINK的系統(tǒng)仿真20試驗(yàn)六MATLAB在電路中的應(yīng)用25試驗(yàn)七M(jìn)ATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用27試驗(yàn)八MATLAB在控制理論中的應(yīng)用29

1

試驗(yàn)一MATLAB環(huán)境的熟悉與基本運(yùn)算

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1．熟悉MATLAB開發(fā)環(huán)境

2．把握矩陣、變量、表達(dá)式的各種基本運(yùn)算

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1.熟悉MATLAB環(huán)境:

MATLAB桌面和命令窗口、命令歷史窗口、幫助信息瀏覽器、工作空間瀏覽器文件和探尋路徑瀏覽器。2.把握MATLAB常用命令clcclearhelplookforwho3.MATLAB變量與運(yùn)算符變量命名規(guī)則如下：

（1）變量名可以由英語字母、數(shù)字和下劃線組成（2）變量名應(yīng)以英文字母開頭（3）長(zhǎng)度不大于31個(gè)（4）區(qū)分大小寫

MATLAB中設(shè)置了一些特別的變量與常量，列于下表。

變量名ANSi或jpiepsrealmax表1MATLAB的特別變量與常量功能說明變量名默認(rèn)變量名，以應(yīng)答realmin最近一次操作運(yùn)算結(jié)果虛數(shù)單位INF(inf)圓周率NAN(nan)浮點(diǎn)數(shù)的相對(duì)誤差nargin最大的正實(shí)數(shù)nargout功能說明最小的正實(shí)數(shù)無窮大不定值（0/0）函數(shù)實(shí)際輸入?yún)?shù)個(gè)數(shù)函數(shù)實(shí)際輸出參數(shù)個(gè)數(shù)清除命令窗口中內(nèi)容清除工作空間中變量對(duì)所選函數(shù)的功能、調(diào)用格式及相關(guān)函數(shù)給出說明查找具有某種功能的函數(shù)但卻不知道該函數(shù)的確鑿名稱查詢工作空間中的變量信息2

MATLAB運(yùn)算符，通過下面幾個(gè)表來說明MATLAB的各種常用運(yùn)算符

表2MATLAB算術(shù)運(yùn)算符

操作符+-*.*^.^功能說明加減矩陣乘數(shù)組乘矩陣乘方數(shù)組乘方表3MATLAB關(guān)系運(yùn)算符操作符==~=>=

表8標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組生成函數(shù)

指令含義指令diag產(chǎn)生對(duì)角形數(shù)組（對(duì)高維不適用）randeye產(chǎn)生單位數(shù)組（對(duì)高維不適用）randnmagic產(chǎn)生魔方數(shù)組（對(duì)高維不適用）zerosones產(chǎn)生全1數(shù)組size()表9數(shù)組操作函數(shù)

指令diagflipudfliplrreshaperot90detrank含義提取對(duì)角線元素，或生成對(duì)角陣以數(shù)組“水平中線〞為對(duì)稱軸，交換上下對(duì)稱位置上的數(shù)組元素以數(shù)組“垂直中線〞為對(duì)稱軸，交換左右對(duì)稱位置上的數(shù)組元素在總元素?cái)?shù)不變的前提下，改變數(shù)組的“行數(shù)、列數(shù)〞矩陣逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度方陣的行列式值矩陣的秩含義產(chǎn)生均勻分布隨機(jī)數(shù)組產(chǎn)生正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)組產(chǎn)生全0數(shù)組返回指定矩陣的行數(shù)和列數(shù)三、試驗(yàn)內(nèi)容

1、學(xué)習(xí)使用help命令，例如在命令窗口輸入helpeye，然后根據(jù)幫助說明，學(xué)習(xí)使用指令eye（其它不會(huì)用的指令，依照此方法類推）

2、學(xué)習(xí)使用clc、clear，觀測(cè)commandwindow、commandhistory和workspace等窗口的變化結(jié)果。

3、初步程序的編寫練習(xí)，新建M-file，保存（自己設(shè)定文件名，例如exerc1、exerc2、exerc3……），學(xué)習(xí)使用MATLAB的基本運(yùn)算符、數(shù)組尋訪指令、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組生成函數(shù)和數(shù)組操作函數(shù)。

注意：每一次M-file的修改后，都要存盤。

練習(xí)A：

（1）helprand，然后隨機(jī)生成一個(gè)2×6的數(shù)組，觀測(cè)commandwindow、

commandhistory和workspace等窗口的變化結(jié)果。（2）學(xué)習(xí)使用clc、clear，了解其功能和作用。

（3）輸入C=1:2:20，則C（i）表示什么？其中i=1,2,3,…,10。

（4）輸入A=[715；256；315]，B=[111;222;333]，在命

令窗口中執(zhí)行以下表達(dá)式，把握其含義：

A(2,3)A(:,2)A(3,:)A(:,1:2:3)A(:,3).*B(:,2)A(:,3)*B(2,:)A*BA.*BA^2A.^2B/AB./A（5）二維數(shù)組的創(chuàng)立和尋訪，創(chuàng)立一個(gè)二維數(shù)組（4×8）A，查詢數(shù)組

A第2行、第3列的元素，查詢數(shù)組A第2行的所有元素，查詢數(shù)組A

5

第6列的所有元素。

（6）兩種運(yùn)算指令形式和實(shí)質(zhì)內(nèi)涵的比較。設(shè)有3個(gè)二維數(shù)組A2×4，B2×

4

，C2×2，寫出所有由2個(gè)數(shù)組參與的合法的數(shù)組運(yùn)算和矩陣指令。

（7）學(xué)習(xí)使用表8列的常用函數(shù)（通過help方法）（8）學(xué)習(xí)使用表9數(shù)組操作函數(shù)。

練習(xí)B

（10）用reshape指令生成以下矩陣，并取出方框內(nèi)的數(shù)組元素。

a=

1234510987611121314151617181920

2122232425

a(2,2:3)a(2:4，4)

ans=ans=

9871419

6

a(4:5,1:3)ans=

161718212223

試驗(yàn)二MATLAB數(shù)值及符號(hào)運(yùn)算

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、了解伴隨矩陣、稀疏矩陣、魔方矩陣、對(duì)角矩陣、范德蒙等矩陣的創(chuàng)立，把握矩陣的基本運(yùn)算2、把握矩陣的數(shù)組運(yùn)算3、把握多項(xiàng)式的基本運(yùn)算4、會(huì)求解代數(shù)方程

5、把握創(chuàng)立符號(hào)表達(dá)式和矩陣的方法6、把握符號(hào)表達(dá)式的微分和積分運(yùn)算

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1、創(chuàng)立矩陣的方法：直接輸入法；用matlab函數(shù)創(chuàng)立矩陣2、矩陣運(yùn)算：矩陣加、減（＋,－）運(yùn)算

矩陣乘（?）運(yùn)算矩陣乘方

inv——矩陣求逆det——行列式的值

7

eig——矩陣的特征值diag——對(duì)角矩陣’——矩陣轉(zhuǎn)置sqrt——矩陣開方

3、矩陣的數(shù)組運(yùn)算：

數(shù)組加減(.+,.-)：對(duì)應(yīng)元素相加減

數(shù)組乘(??）：a，b兩數(shù)組必需有一致的行和列，兩數(shù)組相應(yīng)元素相乘數(shù)組除（./，.\\）：a./b=b.\\a—都是b的元素被a的對(duì)應(yīng)元素除（a除以b）

a.\\b=b./a—都是a的元素被b的對(duì)應(yīng)元素除（除以a）

數(shù)組乘方(.^)：元素對(duì)元素的冪

數(shù)組點(diǎn)積（點(diǎn)乘）：維數(shù)一致的兩個(gè)向量的點(diǎn)乘，其結(jié)果是一個(gè)標(biāo)量數(shù)組叉積：就是一個(gè)過兩個(gè)相交向量的交點(diǎn)且垂直于兩個(gè)向量所在平面的向量數(shù)組混合積:先叉乘后點(diǎn)乘4、多項(xiàng)式運(yùn)算

poly——產(chǎn)生特征多項(xiàng)式系數(shù)向量roots——求多項(xiàng)式的根

p=poly2str(c,‘x’)（以習(xí)慣方式顯示多項(xiàng)式）conv,convs多項(xiàng)式乘運(yùn)算deconv多項(xiàng)式除運(yùn)算多項(xiàng)式微分

polyder(p):求p的微分

polyder(a,b):求多項(xiàng)式a,b乘積的微分[p,q]=polyder(a,b):求多項(xiàng)式a,b商的微分5、代數(shù)方程組求解1）.恰定方程組的解

方程ax=b(a為非奇異)兩種求解方法：x=inv(a)?b—采用求逆運(yùn)算解方程

x=a\\b—采用左除運(yùn)算解方程

2）超定方程組的解

8

方程ax=b,m

solve(f1,f2,…fn)——求n個(gè)方程的解12、符號(hào)微分方程求解指令：dsolve

命令格式：dsolve(f,g)：f——微分方程，可多至12個(gè)微分方程的求

解；g為初始條件，默認(rèn)自變量為'x',可任意指定自變量't','u'等，微分方程的各階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)以大寫字母D表示

三、試驗(yàn)內(nèi)容：

1、生成一個(gè)3行3列的隨機(jī)矩陣，并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，左右翻轉(zhuǎn)，上下翻轉(zhuǎn)。>>a=magic(3)a=

816357492

>>b=rot90(a)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°b=

672159834

>>c=fliplr(b)左右翻轉(zhuǎn)c=

276

10

951438

>>d=flipud(c)上下翻轉(zhuǎn)d=

438951276

2、已知a=[123]，b=[456]，求a.\\b和a./ba.\\bans=

4.00002.50002.0000a./bans=

0.25000.40000.50003、數(shù)組和矩陣有何不同？

數(shù)組中的元素可以是字符等，矩陣中的只能是數(shù)，這是二者最直觀的區(qū)別。從外觀形狀和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上看，二維數(shù)組和數(shù)學(xué)中的矩陣沒有區(qū)別。但是矩陣作為一種變換或映射算子的表達(dá)，矩陣運(yùn)算有著明確而嚴(yán)格的數(shù)學(xué)規(guī)則。而數(shù)組運(yùn)算是Matlab軟件所定義的規(guī)則，其目的是為了數(shù)據(jù)管理便利、操作簡(jiǎn)單、指令形式自然和執(zhí)行計(jì)算的有效。雖然數(shù)組運(yùn)算尚缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推理，而且數(shù)組運(yùn)算仍在完善和成熟中，但是它的作用和影響正隨著matlab的發(fā)展而擴(kuò)大。

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4、已知a=[123;456;780]，求其特征多項(xiàng)式并求其根。求特征多項(xiàng)式：a=

123456780AA=sym(a)AA=

[1,2,3][4,5,6][7,8,0]

>>poly(AA)ans=

x^3-6*x^2-72*x-27b=poly(a)b=

1.0000-6.0000-72.0000-27.0000

>>c=roots(b)

12

c=

12.1229-5.7345-0.3884

5、已知多項(xiàng)式a(x)=x2+2x+3，b(x)=4x2+5x+6，求a，b的積并微分。a=[1,2,3];b=[4,5,6];polyder(a,b)ans=

16395627

?x1?2x2?86、求解方程1）?

2x?3x?132?1a=[12;23];b=[8;13];x=a\\bx=23

?x1?2x2?1?2）?2x1?3x2?2

?3x?4x?32?1a=[12;23;34];b=[1;2;3];x=a\\bx=

1.0000-0.0000

13

3）??x1?2x2?3x3?1

?2x1?3x2?4x3?2a=[123;234];b=[1;2];x=a\\bx=100

7、用兩種方法創(chuàng)立符號(hào)矩陣，A=[a,2*b]

[3*a,0]方法一：

A=sym('[a,2*b;3*a,0]')A=

[a,2*b][3*a,0]方法二：

symsab,A=[a,2*b;3*a,0]A=

[a,2*b][3*a,0]

8、計(jì)算二重不定積分

??xe?xydxdysymsxy;f=int(int(x*exp(-x*y),x),y)

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f=

1/y*exp(-x*y)

9、對(duì)符號(hào)方程f=ax2+bx+c求解。1）對(duì)x求解，2）對(duì)a求解。（1）symsabcx;f=2*x*a+x*b+c;x=solve(f)x=

-c/(2*a+b)

（2）symsabcx;f=2*x*a+x*b+c;a=solve(f,a)a=

-1/2*(x*b+c)/x

d2ydydy10、求解微分方程2?2?2y?0,y(0)?1,(0)?0。

dxdxdxsymsxy;y=dsolve('D2y+2*Dy+2*y=0','y(0)=1,Dy(0)=0','x')y=

exp(-x)*sin(x)+exp(-x)*cos(x)

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試驗(yàn)三MATLAB語言的程序設(shè)計(jì)

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、熟悉MATLAB程序編輯與設(shè)計(jì)環(huán)境

2、把握各種編程語句語法規(guī)則及程序設(shè)計(jì)方法3、函數(shù)文件的編寫和設(shè)計(jì)

4、了解和熟悉跨空間變量傳遞和賦值

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1、程序流程控制語句for循環(huán)結(jié)構(gòu)

語法：fori＝初值：增量：終值

語句1……語句nend

說明：1．i＝初值：終值，則增量為1。

2．初值、增量、終值可正可負(fù)，可以是整數(shù)，也可以是小數(shù)，只須符合數(shù)學(xué)規(guī)律。

while循環(huán)結(jié)構(gòu)語法：while規(guī)律表達(dá)式

循環(huán)體語句end

說明：1、whiIe結(jié)構(gòu)依據(jù)規(guī)律表達(dá)式的值判斷是否執(zhí)行循環(huán)體語勾。若表達(dá)式的

值為真，執(zhí)行循環(huán)體語句一次、在反復(fù)執(zhí)行時(shí)，每次都要進(jìn)行判斷。若表達(dá)式的值為假，則程序執(zhí)行end之后的語句。

2、為了避免因規(guī)律上的失誤，而陷入死循環(huán)，建議在循環(huán)體語句的適當(dāng)位置加break語句、以便程序能正常執(zhí)行。（執(zhí)行循環(huán)體的次數(shù)不確定；每一次執(zhí)行循環(huán)體后，一定會(huì)改變while后面所跟關(guān)系式的值。）

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3、while循環(huán)也可以嵌套、其結(jié)構(gòu)如下：while規(guī)律表達(dá)式1

循環(huán)體語句1while規(guī)律表達(dá)式2

循環(huán)體語句2end

循環(huán)體語句3end

if-else-end分支結(jié)構(gòu)if表達(dá)式1

語句1

elseif表達(dá)式2(可選)

語句2

else(可選)

語句3

endend

說明：1.if結(jié)構(gòu)是一個(gè)條件分支語句，若滿足表達(dá)式的條件，則往下執(zhí)行；若不

滿足，則跳出if結(jié)構(gòu)。

2．elseif表達(dá)式2與else為可選項(xiàng)，這兩條語句可依據(jù)具體狀況取舍。3．注意：每一個(gè)if都對(duì)應(yīng)一個(gè)end，即有幾個(gè)if，記就應(yīng)有幾個(gè)end。switch-case結(jié)構(gòu)語法：switch表達(dá)式

case常量表達(dá)式1語句組1case常量表達(dá)式2語句組2……otherwise

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語句組nend

說明：1．switch后面的表達(dá)式可以是任何類型，如數(shù)字、字符串等。

2．當(dāng)表達(dá)式的值與case后面常量表達(dá)式的值相等時(shí)，就執(zhí)行這個(gè)case后面的語句組假使所有的常量表達(dá)式的值都與這個(gè)表達(dá)式的值不相等時(shí)，則執(zhí)行otherwise后的執(zhí)行語句。程序流程控制指令break、return、pause

2、函數(shù)文件的結(jié)構(gòu)和編寫方法

函數(shù)只能在函數(shù)體內(nèi)對(duì)變量進(jìn)行操作，也就是只能訪問函數(shù)本身工作空間中的變量。

M函數(shù)文件的結(jié)構(gòu)

（1）函數(shù)定義行（function）（2）H1行（函數(shù)幫助文本的第一行）（3）函數(shù)幫助文本（4）函數(shù)體（5）解釋

函數(shù)文件編寫后，保存時(shí)，其文件名必需與函數(shù)名一致。注意：函數(shù)名不要與MATLAB自身的函數(shù)命令一致。

三、試驗(yàn)內(nèi)容：

練習(xí)A

1、熟悉MATLAB程序編輯與設(shè)計(jì)環(huán)境

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2、用for循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)求1～100的和。

3、用for循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)編寫一個(gè)求n階乘的函數(shù)文件。

a4、Fibonacci數(shù)組的元素滿足Fibonacci規(guī)則：k?2?ak?ak?1(k?1,2,?)且a1?a2?1，現(xiàn)要求該數(shù)組中第一個(gè)大于10000的元素。練習(xí)B思考題

4、已知一維數(shù)組A=[2,4,5,8,10],B=[4,6,9,3,4]，用for循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)?AiBn?i?1。

i?1n求和函數(shù)可用sum()。.

5、利用for循環(huán)求1！+2！+3！+…+5！的值。.

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試驗(yàn)四MATLAB的圖形繪制

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、學(xué)習(xí)MATLAB圖形繪制的基本方法；

2、熟悉和了解MATLAB圖形繪制程序編輯的基本指令；

3、熟悉把握利用MATLAB圖形編輯窗口編輯和修改圖形界面，并添加圖形的各種標(biāo)注；

4、把握plot、subplot的指令格式和語法。

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1、plot(x,y)繪制由x,y所確定的曲線；

2、多組變量繪圖：plot(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,……)；3、雙Y軸繪圖：plotyy()函數(shù)；4、圖形窗口的分割；5、圖形編輯窗口的使用。

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三、試驗(yàn)內(nèi)容

練習(xí)A二維曲線繪圖基本指令演示。本例運(yùn)作后，再試驗(yàn)plot(t),plot(Y),plot(Y,t)，以觀測(cè)產(chǎn)生圖形的不同。t=(0:pi/50:2*pi)';k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(t,Y)

plot指令基本操作演示

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用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形Y=sin(t)sin(9t)及其包絡(luò)線。t=(0:pi/100:pi)';y1=sin(t)*[1,-1];y2=sin(t).*sin(9*t);t3=pi*(0:9)/9;

y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,'r:',t,y2,'b',t3,y3,'bo')axis([0,pi,-1,1])

在一個(gè)圖形窗口繪制正弦和余弦曲線，要求給圖形加標(biāo)題“正弦和余弦曲線〞，X軸Y軸分別標(biāo)注為“時(shí)間t〞和“正弦、余弦〞，在圖形的某個(gè)位置標(biāo)注“sin(t)〞“cos(t)〞，并加圖例，顯示網(wǎng)格，坐標(biāo)為正方形坐標(biāo)系。繪制向量x=[130.52.52]的餅形圖，并把3對(duì)應(yīng)的部分分開出來。繪制參數(shù)方程x=t,y=sin(t),z=cos(t)在t=[07]區(qū)間的三維曲線。用holdon命令在同一個(gè)窗口繪制曲線y=sin(t)，y1=sin(t+0.25)y2=sin(t+0.5)，其中t=[010]。

觀測(cè)各種軸控制指令的影響。演示采用長(zhǎng)軸為3.25，短軸為1.15的橢圓。注意：采用多子圖（圖6.2-4）表現(xiàn)時(shí)，圖形形狀不僅受“控制指令〞影響，而且受整個(gè)圖面“寬高比〞及“子圖數(shù)目〞的影響。

t=0:2*pi/99:2*pi;

x=1.15*cos(t);y=3.25*sin(t);

subplot(2,3,1),plot(x,y),axisnormal,gridon,title('NormalandGridon')

subplot(2,3,2),plot(x,y),axisequal,gridon,title('Equal')subplot(2,3,3),plot(x,y),axissquare,gridon,title('Square')

subplot(2,3,4),plot(x,y),axisimage,boxoff,title('ImageandBoxoff')subplot(2,3,5),plot(x,y),axisimagefill,boxoff

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title('ImageandFill')

subplot(2,3,6),plot(x,y),axistight,boxoff,title('Tight')

各種軸控制指令的不同影響

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試驗(yàn)五采用SIMULINK的系統(tǒng)仿真

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、熟悉SIMULINK工作環(huán)境及特點(diǎn)

2、把握線性系統(tǒng)仿真常用基本模塊的用法3、把握SIMULINK的建模與仿真方法4、子系統(tǒng)的創(chuàng)立和封裝設(shè)計(jì)

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1．了解SIMULINK模塊庫中各子模塊基本功能

24

25

2.SIMULINK的建模與仿真方法

（1）開啟模塊庫，找出相應(yīng)的模塊。鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊相應(yīng)模塊，拖拽到模型窗口中即可。

（2）創(chuàng)立子系統(tǒng)：當(dāng)模型大而繁雜時(shí)，可創(chuàng)立子系統(tǒng)。（3）設(shè)置仿真控制參數(shù)。三、試驗(yàn)內(nèi)容

練習(xí)

SIMULINK仿真實(shí)際應(yīng)用.

251.系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù),求系統(tǒng)單位負(fù)反饋閉環(huán)單位階躍響應(yīng)曲線。s(s?5)

2.(1)在Simulink集成環(huán)境下建立模型，在給定信號(hào)作用點(diǎn)處輸入單位給定階躍響應(yīng)信號(hào)，0.3秒后在擾動(dòng)信號(hào)點(diǎn)輸入單位階躍響應(yīng)信號(hào)。并繪制相應(yīng)的響應(yīng)曲線。(2)計(jì)算仿真結(jié)果的超調(diào)量、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、穩(wěn)態(tài)誤差。

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試驗(yàn)六MATLAB在電路中的應(yīng)用

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1．把握電路系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的方法

2．通過對(duì)電路進(jìn)行建模編程，求解各種電路問題

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1．residue函數(shù)，專門用來求多項(xiàng)式分式的極點(diǎn)和留數(shù)，其格式為：[r,p,k]=residue(num,den)

其中，num,den分別為分子和分母多項(xiàng)式的系數(shù)組成的數(shù)組。2．a(chǎn)bs()：求幅值A(chǔ)ngle()：求相角3．compass()：MATLAB中繪制復(fù)數(shù)相量圖的命令4．semilogx()：取對(duì)數(shù)

三、試驗(yàn)內(nèi)容

1.如圖1所示的電路，已知：R1=2歐，R2=4歐，R3=12歐,R4=4歐,R5=12歐,R6=4歐,R7=2歐。假使US=10V,求i3,u4,u7。

圖1

2.二階過阻尼電路的零輸入響應(yīng)如圖2所示，其零輸入響應(yīng)有過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種狀況，本例探討過阻尼狀況。已知L?0.5H,C?0.02F,R?12.5?,

初始值uc(0)?1V,iL(0)?0,求t?0時(shí)的uc(t)和iL(t)

的零輸入響應(yīng)，并畫出波形。

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圖2圖3

3．正弦穩(wěn)態(tài)電路：求未知參數(shù)

如圖3所示的電路，已知US=100V，I1=100mA,P=6W,XL1=1250歐,XC2=750歐，電路呈感性，求R3及XL3。

2?U?nH(j?)?c?H04.二階低通電路的典型形式為,??2Uss2?ns??nQ式中，s=jw。

令H0=1,畫出Q=1/3,1/2,1,2,5，10的幅相頻響應(yīng)。

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試驗(yàn)七M(jìn)ATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1．把握利用MATLAB求解LTI系統(tǒng)的方法2．用MATLAB事先拉普拉斯變換和逆Z變換3.連續(xù)和離散信號(hào)的可視化

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1.連續(xù)信號(hào)的表示和運(yùn)算1）.向量表示法：t=-10:1.5:10F=sin(t)./tplot(t,f)

2）.符號(hào)運(yùn)算表示法

假使信號(hào)可以用一個(gè)符號(hào)表達(dá)式來表示它，則可用ezplot命令繪制出信號(hào)的波形。

f='sin(pi/4*t)';ezplot(f,[-16,16])2.傅里葉變換的調(diào)用格式

F=fourier(f):符號(hào)函數(shù)f的fourier變換，默認(rèn)返回是關(guān)于w的函數(shù)。F=fourier(f,v):返回函數(shù)F是關(guān)于符號(hào)對(duì)象v的函數(shù)，而不是w。3.繪制離散時(shí)間信號(hào)的命令stem()。

4.對(duì)于離散系統(tǒng)的單位響應(yīng)，繪制其時(shí)域波形的函數(shù)impz()。5.對(duì)于線性定常離散系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)為fliter()。

6.線性定常連續(xù)系統(tǒng)可用微分方程來描述，lsim()函數(shù)能對(duì)微分方程的連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行仿真。lsim()函數(shù)調(diào)用格式：

lsim(b,a,x,t):繪制出由向量a,b所定義的連續(xù)系統(tǒng)在輸入為向量x,t所定義的信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的時(shí)域仿真波形。

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y=lsim(b,a,x,t):不繪制響應(yīng)曲線，而是求出數(shù)值解。7.用MATLAB函數(shù)來實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的拉普拉斯逆變換，令

NM?NriB(s)B(s)F(s)??N????cjsjA(s)?(s?p)i?1s?pij?0

ii?1令A(yù),B分別是F（s）的分子和分母多項(xiàng)式構(gòu)成的系數(shù)向量，則函數(shù)[r,p,k]=residue(B,A)將產(chǎn)生3個(gè)向量r,p,k。r：為包含F(xiàn)（s）的所有極點(diǎn)的列向量；

p：為包含F(xiàn)（s）的部分分式展開系數(shù)的列向量；K：為包含F(xiàn)（s）部分分式展開的多項(xiàng)式項(xiàng)的系數(shù)cj的行向量,若M≤N,則K為空陣。

三、試驗(yàn)內(nèi)容

11.設(shè)f(t)?e?2t?(t)，試畫出f(t)及其幅頻圖。

22.已知描述某離散系統(tǒng)的差分方程如下：

2y(k)?2y(k?1)?y(k?2)?f(k)?3f(k?1)?2f(k?2)用MATLAB繪制出系統(tǒng)單位響應(yīng)波形。

y(t)''?2y(t)'?y(t)?f(t)'?2f(t)，求當(dāng)輸入信號(hào)為3.某連續(xù)系統(tǒng)的微分方程為

f(t)?e?2t?(t)時(shí)，該系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。

4.已知描述離散系統(tǒng)的差分方程為：y(k)?0.25y(k?1)?y(k?2)?f(k)?f(k?1)?1?f(k)????(t)，試用MATLAB實(shí)現(xiàn)以下分析過程（1）畫且已知系統(tǒng)輸入序列為?2?出輸入序列的時(shí)域波形；

（2）求出系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)在0～20區(qū)間的樣值；（3）畫出系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的波形。

k2s?4，5.已知連續(xù)信號(hào)的拉普拉斯變換為試用MATLAB求其拉普拉斯逆F(s)?3s?4s變換f(t)。

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試驗(yàn)八控制系統(tǒng)的頻域與時(shí)域分析

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、把握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本描述方法和相互轉(zhuǎn)化2、了解控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法3、把握控制系統(tǒng)頻域與時(shí)域分析基本方法

二、試驗(yàn)基本知識(shí)：

1.系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的幾種表示方法

方案一函數(shù)轉(zhuǎn)換表函數(shù)描述方式傳遞函數(shù)模型零極點(diǎn)模型狀態(tài)空間模型傳遞函數(shù)模型Sys=tf(num,den)Sys_zpk=zpk(sys)Sys_ss=ss(sys)零極點(diǎn)模型sys_tf=tf(sys)sys=zpk(z,p,k)Sys_ss=ss(sys)sys_ss=zpk(sys)sys=ss(a,b,c,d)狀態(tài)空間模型sys_ss=tf(sys)方案二

[z,p,k]=tf2zp(num,den);[num,den]=zp2tf(z,p,k)

[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,iu)%iu—表示輸入的序號(hào)（對(duì)多輸入系統(tǒng)）[z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D,iu)%[z,p,k]—表示對(duì)第iu個(gè)輸入信號(hào)的傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)。

[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)[A,B,C,D]=zp2ss(z,p,k)

2、在MATLAB工具箱中，提供了子系統(tǒng)的連接處理函數(shù)：

1）series()函數(shù)：系統(tǒng)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)格式：sys=series(sys1,sys2)

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rlocus(sys)

[A,B,C,D]=series(A1,B1,C1,D1,A2,B2,C2,D2)

2）parallel()函數(shù)：系統(tǒng)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)。

格式：sys=parallel