实验指导书 MATLAB语言及其用_实验指导书.doc

matlab 语言及其用实验指导书目录实验一 matlab 使用方法和程序设计. 实验二 控制系统的模型及其转换. 实验三 控制系统的时域、频域和根轨迹分析. 实验四 动态仿真集成环境-simulink. 实验一 matlab使用方法和程序设计一、 实验目的1、掌握matlab软件使用的基本方法；2、熟悉matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉matlab程序设计的基本方法二、 实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；在 commandwindowl里输入help，接在在search里输入sqr即可。sqrtsquare rootsyntaxb = sqrt(x)descriptionb = sqrt(x) returns the square root of each element of the array x. for the elements of x that are negative or complex, sqrt(x) produces complex results.tipssee sqrtm for the matrix square root.examplessqrt(-2:2)ans = 0 + 1.4142i 0 + 1.0000i 0 1.0000 1.4142see alsonthroot | realsqrt | sqrtm2、矩阵运算（1） 矩阵的乘法已知a=1 2;3 4; b=5 5;7 8;求a2*ba=1 2;3 4;b=5 5;7 8;c=a2*b format compactc = 105 115 229 251（2） 矩阵除法已知 a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;b=1 0 0;0 2 0;0 0 3;ab,a/ba=1 2 3;4 5 6;7 8 9;b=1 0 0;0 2 0;0 0 3;c=ab,d=a/bc = 1.0e+016 * 0.3152 -1.2609 0.9457 -0.6304 2.5218 -1.8913 0.3152 -1.2609 0.9457d = 1.0000 1.0000 1.0000 4.0000 2.5000 2.00007.0000 4.0000 3.0000（3） 矩阵的转置及共轭转置已知a=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i;求a., aa=5+i,2-i,1;6*i,4,9-i;b=a., c=ab = 5.0000 + 1.0000i 0 + 6.0000i 2.0000 - 1.0000i 4.0000 1.0000 9.0000 - 1.0000ic = 5.0000 - 1.0000i 0 - 6.0000i 2.0000 + 1.0000i 4.0000 1.0000 9.0000 + 1.0000i（4） 使用冒号表达式选出指定元素已知： a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;求a中第3列前2个元素；a中所有列第2，3行的元素；a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;b1=a(1,2,3)b2=a(2,3,:)b1 = 3 6b2 = 4 5 6 7 8 9方括号用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列a=magic(4)b=a(:,1,2,3)或a=magic(4)a(:,4)=a = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1b = 16 2 3 5 11 10 9 7 6 4 14 153、多项式（1）求多项式 的根y=1 0 -2 -4;s=roots(y)s = 2.0000 -1.0000 + 1.0000i -1.0000 - 1.0000i（2）已知a=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 ，求矩阵a的特征多项式;把矩阵a作为未知数代入到多项式中；a=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 p=poly(a)polyval(p,a)a = 1.2000 3.0000 5.0000 0.9000 5.0000 1.7000 5.0000 6.0000 3.0000 9.0000 0 1.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000p = 1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500ans = 1.0e+003 * 0.3801 -0.4545 -1.9951 0.4601 -1.9951 0.2093 -1.9951 -2.8880 -0.4545 -4.8978 0.6046 0.4353 0.4353 0.0840 -0.4545 -1.16174、基本绘图命令（1）绘制余弦曲线 y=cos(t)，t0，2（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t0，2（1）t=0:0.05:2*pi;y=cos(t);plot(t,y)（2）t=0:0.05:2*pi;y1=cos(t-0.25);y2=sin(t-0.5);plot(t,y1)hold onplot(t,y2)5、基本绘图控制绘制0，4区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=0:0.1:4*pi;x1=10*sin(t);plot(t,x1,r-.+); %画图，显示红色、点划线、标记加号；axis(0,15,-10,10); %定义显示范围，横轴为0,15，纵轴为-10,10；title(曲线x1=10sint); %显示标题；xlabel(t轴);ylabel(x1轴); %显示坐标轴名称；set(gca,xminortick,on);set(gca,yminortick,on); %显示刻度线；grid on %显示网络线6、基本程序设计（1）编写命令文件：计算1+2+n2000 时的最大n值；（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。（3）如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入y或y时（表示是），x自动赋为1；当从键盘输入n或n时（表示否），x自动赋为0；输入其他字符时终止程序。(1) s=0;i=0;while(s2000) i=i+1; s=s+i;endi=i-1, s=s-is = 1954i = 62(2)sum1=0;for i=0:15sum1=sum1+2i;enddisp(用for循环所求的值为 num2str(sum1) );sum2=0;i=0;while i4、典型系统的生成：4 典型二阶系统 试建立 时的系统传递函数模型。s=tf(s);h=36/(s2+2.4*s+36)结果transfer function: 36-s2 + 2.4 s + 365、连续系统的离散化：对连续系统 在采样周期 t=0.1 时进行离散化。s=tf(s);g=6*(s+3)/(s+1)*(s+2)*(s+5);g1=c2d(g,0.1)结果:transfer function:0.02552 z2 + 0.002704 z - 0.01601-z3 - 2.33 z2 + 1.786 z - 0.4493 sampling time: 0.1实验三 控制系统的时域、频域和根轨迹分析一、 实验目的1、掌握如何使用matlab进行系统的时域分析2、掌握如何使用matlab进行系统的频域分析3、掌握如何使用matlab进行系统的根轨迹分析二、 实验内容：1、时域分析1.1、某系统的开环传递函数为 试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量 den=20den = 20 num=1 8 36 40 0num = 1 8 36 40 0 g=tf(den,num) transfer function: 20-s4 + 8 s3 + 36 s2 + 40 s gc=feedback(g,1) transfer function: 20-s4 + 8 s3 + 36 s2 + 40 s + 20 step(gc)1.2、典型二阶系统 编程求：当 分别取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的单位阶跃响应曲线。 s=tf(s);g=62/(s2+2*0.2*6*s+62);g1=62/(s2+2*0.4*6*s+62);g2=62/(s2+2*0.6*6*s+62);g3=62/(s2+2*0.8*6*s+62);g4=62/(s2+2*1.0*6*s+62);g5=62/(s2+2*1.5*6*s+62);g6=62/(s2+2*2.0*6*s+62);step(g,g1,g2,g3,g4,g5,g6);绘制出的曲线如下：1.3、典型二阶系统传递函数为： 绘制当：分别取2、4、6、8、10、12时的单位阶跃响应曲线。s=tf(s); g=22/(s2+2*0.7*2*s+22); g1=42/(s2+2*0.7*4*s+42); g2=62/(s2+2*0.7*6*s+62); g3=82/(s2+2*0.7*8*s+82); g4=102/(s2+2*0.7*10*s+102); g5=122/(s2+2*0.7*12*s+122); step(g,g1,g2,g3,g4,g5)绘制出的曲线如下：2、根轨迹分析根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析使系统稳定的k值范围。 s=tf(s); g=1/s*(s+1)*(s+3); rlocus(g)绘制出的图形如下：使得k值稳定的范围是0k s=tf(s);g=22/(s2+2*0.7*2*s+22); g1=42/(s2+2*0.7*4*s+42); g2=62/(s2+2*0.7*6*s+62); g3=82/(s2+2*0.7*8*s+82); g4=102/(s2+2*0.7*10*s+102); g5=122/(s2+2*0.7*12*s+122); bode(g,g1,g2,g3,g4,g5)绘制出的图形如下：32 绘制当：分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的伯德图。 s=tf(s);g=62/(s2+2*0.2*6*s+62); g1=62/(s2+2*0.4*6*s+62); g2=62/(s2+2*0.6*6*s+62); g3=62/(s2+2*0.8*6*s+62); g4=62/(s2+2*1.0*6*s+62); g5=62/(s2+2*1.5*6*s+62); g6=62/(s2+2*2.0*6*s+62); bode(g,g1,g2,g3,g4,g5,g6)实验四 动态仿真集成环境simulink一、 实验目的1、熟悉simulink模块库中常用标准模块的功能及其应用；2、掌握利用simulink在用户窗口中建立控制系统仿真模型的方法；3、掌握模块参数和仿真参