MATLAB 語(yǔ)言及其用 實(shí)驗(yàn)(答案)

./《MATLAB語(yǔ)言及其用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄實(shí)驗(yàn)一Matlab使用方法和程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二控制系統(tǒng)的模型及其轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)的時(shí)域、頻域和根軌跡分析實(shí)驗(yàn)四動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境-Simulink實(shí)驗(yàn)一Matlab使用方法和程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握Matlab軟件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的數(shù)據(jù)表示、基本運(yùn)算和程序控制語(yǔ)句3、熟悉Matlab繪圖命令及基本繪圖控制4、熟悉Matlab程序設(shè)計(jì)的基本方法二、實(shí)驗(yàn)容：1、幫助命令使用help命令,查找sqrt〔開方函數(shù)的使用方法；在CommandWindowL里輸入help,接在在search里輸入sqr即可。sqrtSquarerootSyntaxB=sqrt<X>DescriptionB=sqrt<X>returnsthesquarerootofeachelementofthearrayX.FortheelementsofXthatarenegativeorcomplex,sqrt<X>producescomplexresults.TipsSeesqrtmforthematrixsquareroot.Examplessqrt<<-2:2>'>ans=0+1.4142i0+1.0000i01.00001.4142SeeAlsonthroot|realsqrt|sqrtm2、矩陣運(yùn)算〔1矩陣的乘法已知A=[12;34];B=[55;78];求A^2*BA=[12;34];B=[55;78];C=A^2*B>>formatcompactC=105115229251〔2矩陣除法已知A=[123;456;789];B=[100;020;003];A\B,A/BA=[123;456;789];B=[100;020;003];C=A\B,D=A/BC=1.0e+016*0.3152-1.26090.9457-0.63042.5218-1.89130.3152-1.26090.9457D=1.00001.00001.00004.00002.50002.00007.00004.00003.0000〔3矩陣的轉(zhuǎn)置及共軛轉(zhuǎn)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+6.0000i2.0000-1.0000i4.00001.00009.0000-1.0000iC=5.0000-1.0000i0-6.0000i2.0000+1.0000i4.00001.00009.0000+1.0000i〔4使用冒號(hào)表達(dá)式選出指定元素已知：A=[123;456;789];求A中第3列前2個(gè)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方括號(hào)[]用magic函數(shù)生成一個(gè)4階魔術(shù)矩陣,刪除該矩陣的第四列A=magic<4>B=A<:,[1,2,3]>或A=magic<4>A<:,4>=[]A=16231351110897612414151B=162351110976414153、多項(xiàng)式〔1求多項(xiàng)式的根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],求矩陣A的特征多項(xiàng)式;把矩陣A作為未知數(shù)代入到多項(xiàng)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*0.3801-0.4545-1.99510.4601-1.99510.2093-1.9951-2.8880-0.4545-4.89780.60460.43530.43530.0840-0.4545-1.16174、基本繪圖命令〔1繪制余弦曲線y=cos<t>,t∈[0,2π]〔2在同一坐標(biāo)系中繪制余弦曲線y=cos<t-0.25>和正弦曲線y=sin<t-0.5>,t∈[0,2π]〔1t=[0:0.05:2*pi];y=cos<t>;plot<t,y>〔2t=[0:0.05:2*pi];y1=cos<t-0.25>;y2=sin<t-0.5>;plot<t,y1>holdonplot<t,y2>5、基本繪圖控制繪制[0,4π]區(qū)間上的x1=10sint曲線,并要求：〔1線形為點(diǎn)劃線、顏色為紅色、數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記為加號(hào)；〔2坐標(biāo)軸控制：顯示圍、刻度線、比例、網(wǎng)絡(luò)線〔3標(biāo)注控制：坐標(biāo)軸名稱、標(biāo)題、相應(yīng)文本；t=[0:0.1:4*pi];x1=10*sin<t>;plot<t,x1,'r-.+'>;%畫圖,顯示紅色、點(diǎn)劃線、標(biāo)記加號(hào)；axis<[0,15,-10,10]>;%定義顯示圍,橫軸為[0,15],縱軸為[-10,10]；title<'曲線x1=10sint'>;%顯示標(biāo)題；xlabel<'T軸'>;ylabel<'X1軸'>;%顯示坐標(biāo)軸名稱；set<gca,'xminortick','on'>;set<gca,'yminortick','on'>;%顯示刻度線；gridon%顯示網(wǎng)絡(luò)線

6、基本程序設(shè)計(jì)〔1編寫命令文件：計(jì)算1+2+…+n<2000時(shí)的最大n值；〔2編寫函數(shù)文件：分別用for和while循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫程序,求2的0到n次冪的和?！?如果想對(duì)一個(gè)變量x自動(dòng)賦值。當(dāng)從鍵盤輸入y或Y時(shí)〔表示是,x自動(dòng)賦為1；當(dāng)從鍵盤輸入n或N時(shí)〔表示否,x自動(dòng)賦為0；輸入其他字符時(shí)終止程序。<1>s=0;i=0;while<s<2000>i=i+1;s=s+i;endi=i-1,s=s-is=1954i=62<2>sum1=0;fori=0:15sum1=sum1+2^i;enddisp<['用for循環(huán)所求的值為'num2str<sum1>]>;sum2=0;i=0;whilei<16sum2=sum2+2^i;i=i+1;enddisp<['用while循環(huán)所求的值為'num2str<sum2>]>;結(jié)果：用for循環(huán)所求的值為65535用while循環(huán)所求的值為65535實(shí)驗(yàn)二控制系統(tǒng)的模型及其轉(zhuǎn)換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握建立控制系統(tǒng)模型的函數(shù)及方法；2、掌握控制系統(tǒng)模型間的轉(zhuǎn)換方法及相關(guān)函數(shù)；3、熟悉控制系統(tǒng)模型的連接方法；4、掌握典型系統(tǒng)模型的生成方法。二、實(shí)驗(yàn)容：1.控制系統(tǒng)模型1.1系統(tǒng)的模型為試建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。s=tf<'s'>;G=4*<s+2>*<s^2+6*s+6>/s/<s+1>^3/<s^3+3*s^2+2*s+5>Transferfunction:4s^3+32s^2+72s+48s^7+6s^6+14s^5+21s^4+24s^3+17s^2+5s1.2已知單輸入雙輸出系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型建立系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型。s=zpk<'s'>;g11=3*<s+12>;g21=4*<s+5>*<s+3>;G=[g11;g21]/<s+3>/<s+4>/<s+5>Zero/pole/gainfrominputtooutput...3<s+12>#1:<s+3><s+4><s+5>4<s+5><s+3>#2:<s+3><s+4><s+5>1.3給定系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式,建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。A=[-2.8,-1.4,0,0;1.4,0,0,0;-1.8,-0.3,-1.4,-0.6;0,0,0.6,0];B=[1;0;1;0];C=[0,0,0,1];D=zeros<1,1>;G=ss<A,B,C,D>a=x1x2x3x4x1-2.8-1.400x21.4000x3-1.8-0.3-1.4-0.6x4000.60b=u1x11x20x31x40c=x1x2x3x4y10001d=u1y10Continuous-timemodel.2.控制系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換2.1將1.1的模型轉(zhuǎn)換為零極點(diǎn)模型s=zpk<'s'>;G=4*<s+2>*<s^2+6*s+6>/s/<s+1>^3/<s^3+3*s^2+2*s+5>Zero/pole/gain:4<s+2><s+1.268><s+4.732>s<s+1>^3<s+2.904><s^2+0.09584s+1.722>2.2將1.2的模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型s=zpk<'s'>;g1=3*<s+12>;g2=4*<s+5>*<s+3>;G=[g1;g2]/<s+3>/<s+4>/<s+5>;ZTFC=ss<G>結(jié)果a=x1x2x3x1-310x20-42x300-5b=u1x10x20x34c=x1x2x3y13.3750.3750y200.51d=u1y10y20Continuous-timemodel.2.3將1.3的模型轉(zhuǎn)換為零極點(diǎn)模型A=[-2.8,-1.4,0,0;1.4,0,0,0;-1.8,-0.3,-1.4,-0.6;0,0,0.6,0];B=[1;0;1;0];C=[0,0,0,1];D=zeros<1,1>;G=ss<A,B,C,D>;X=zpk<G>Zero/pole/gain:0.6<s^2+s+1.54><s+1.4>^2<s+1.061><s+0.3394>3.控制系統(tǒng)模型的連接:已知兩個(gè)系統(tǒng)求按串聯(lián)、并聯(lián)、系統(tǒng)2聯(lián)接在反饋通道時(shí)的負(fù)反饋系統(tǒng)的狀態(tài)方程。A1=[0,1;1,-2];B1=[0;1];C1=[1,3];D1=[1];A2=[0,1;-1,-3];B2=[0;1];C2=[1,4];D2=[0];G1=ss<A1,B1,C1,D1>;G2=ss<A2,B2,C2,D2>;G=G2*G1G3=G1+G2G4=G1/<1+G1*G2>結(jié)果：a=x1x2x3x4x10100x2-1-313x30001x4001-2b=u1x10x21x30x41c=x1x2x3x4y11400d=u1y10Continuous-timemodel.a=x1x2x3x4x10100x21-200x30001x400-1-3b=u1x10x21x30x41c=x1x2x3x4y11314d=u1y11Continuous-timemodel.a=x1x2x3x4x5x6x1010000x21-2-1-3-1-4x3000100x4001-214x5000001x600-1-3-2-7b=u1x10x21x30x40x50x61c=x1x2x3x4x5x6y113-1-3-1-4d=u1y11Continuous-timemodel.>>4、典型系統(tǒng)的生成：4典型二階系統(tǒng)試建立時(shí)的系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型。s=tf<'s'>;H=36/<s^2+2.4*s+36>結(jié)果Transferfunction:36s^2+2.4s+365、連續(xù)系統(tǒng)的離散化：對(duì)連續(xù)系統(tǒng)在采樣周期T=0.1時(shí)進(jìn)行離散化。s=tf<'s'>;G=6*<s+3>/<<s+1>*<s+2>*<s+5>>;G1=c2d<G,0.1>結(jié)果:Transferfunction:0.02552z^2+0.002704z-0.01601z^3-2.33z^2+1.786z-0.4493Samplingtime:0.1實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)的時(shí)域、頻域和根軌跡分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握如何使用Matlab進(jìn)行系統(tǒng)的時(shí)域分析2、掌握如何使用Matlab進(jìn)行系統(tǒng)的頻域分析3、掌握如何使用Matlab進(jìn)行系統(tǒng)的根軌跡分析二、實(shí)驗(yàn)容：1、時(shí)域分析1.1、某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試編程求系統(tǒng)在單位負(fù)反饋下的階躍響應(yīng)曲線,并求最大超調(diào)量>>den=[20]den=20>>num=[1836400]num=1836400>>G=tf<den,num>Transferfunction:20s^4+8s^3+36s^2+40s>>Gc=feedback<G,1>Transferfunction:20s^4+8s^3+36s^2+40s+20>>step<Gc>1.2、典型二階系統(tǒng)編程求：當(dāng)分別取值為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線。>>s=tf<'s'>;>>G=6^2/<s^2+2*0.2*6*s+6^2>;>>G1=6^2/<s^2+2*0.4*6*s+6^2>;>>G2=6^2/<s^2+2*0.6*6*s+6^2>;>>G3=6^2/<s^2+2*0.8*6*s+6^2>;>>G4=6^2/<s^2+2*1.0*6*s+6^2>;>>G5=6^2/<s^2+2*1.5*6*s+6^2>;>>G6=6^2/<s^2+2*2.0*6*s+6^2>;>>step<G,G1,G2,G3,G4,G5,G6>;繪制出的曲線如下：1.3、典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：繪制當(dāng)：分別取2、4、6、8、10、12時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線。>>s=tf<'s'>;>>G=2^2/<s^2+2*0.7*2*s+2^2>;>>G1=4^2/<s^2+2*0.7*4*s+4^2>;>>G2=6^2/<s^2+2*0.7*6*s+6^2>;>>G3=8^2/<s^2+2*0.7*8*s+8^2>;>>G4=10^2/<s^2+2*0.7*10*s+10^2>;>>G5=12^2/<s^2+2*0.7*12*s+12^2>;>>step<G,G1,G2,G3,G4,G5>繪制出的曲線如下：2、根軌跡分析根據(jù)下面負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),繪制系統(tǒng)根軌跡,并分析使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值圍。>>s=tf<'s'>;>>G=1/s*<s+1>*<s+3>;>>rlocus<G>繪制出的圖形如下：使得K值穩(wěn)定的圍是0<K<12.43、頻域分析典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：繪制當(dāng)：取2、4、6、8、10、12時(shí)的伯德圖>>s=tf<'s'>;>>G=2^2/<s^2+2*0.7*2*s+2^2>;>>G1=4^2/<s^2+2*0.7*4*s+4^2>;>>G2=6^2/<s^2+2*0.7*6*s+6^2>;>>G3=8^2/<s^2+2*0.7*8*s+8^2>;>>G4=10^2/<s^2+2*0.7*10*s+10^2>;>>G5=12^2/<s^2+2*0.7*12*s+12^2>;>>bode<G,G1,G2,G3,G4,G5>繪制出的圖形如下：繪制當(dāng)：分別取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0時(shí)的伯德圖。>