MATLAB语言与控制系统仿真重点知识题目-参考答案-第3章.pdf

MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 1 3 5MATLAB 绘图实训绘图实训 3 5 1 实训目的实训目的 1 学会 MATLAB 绘图的基本知识 2 掌握 MATLAB 子图绘制 图形注释 图形编辑等基本方法 3 学会通过 MATLAB 绘图解决一些实际问题 4 练习二维 三维绘图的多种绘图方式 了解图形的修饰方法 5 学会制作简单的 MATLAB 动画 图 3 46炮弹发射示意图 3 5 2 实训内容实训内容 1 炮弹发射问题 1 炮弹发射的基础知识 炮弹以角度 射出的行程是时间的函数 可以分解为水平距离 tx和垂直距离 ty cos 0 tvtx 水平方向的行程 2 0 5 0 sin gttvty 垂直方向的行程 其中 0 v是初速度 g是重力加速度 为 9 8 2 m s t是时间 2 炮弹发射程序举例 分析以下程序以及图 3 47 各个图形的实际意义 a pi 4 v0 300 g 9 8 t 0 0 01 50 x t v0 cos a y t v0 sin a 0 5 g t 2 subplot 221 plot t x grid title 时间 水平位移曲线 subplot 222 plot t y grid title 时间 垂直位移曲线 subplot 223 plot x y grid title 水平位移 垂直位移曲线 subplot 224 plot y x grid title 垂直位移 水平位移曲线 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 2 图 3 47 45角发射曲线 3 编程解决炮弹发射问题 假设在水平地面上以垂直于水平面的角度向上发射炮弹 即发射角 90 假设初 速度分别为 310 290 270 m s 试绘制时间 垂直位移曲线 编程求取最高射程 绘图要求 标题设为 炮弹垂直发射问题 在图上通过添加文本的方式表明初速度 在 x 轴标注 时间 在 y 轴上标注 垂直距离 添加网格线 将 310m s 的曲线改为线粗为 2 的红色实线 将 290m s 的曲线改为线粗为 3 的绿色点划线 将 270m s 的曲线改为线粗为 2 的蓝色长点划线 a pi 2 v1 310 g 9 8 t 0 0 01 50 x1 t v1 cos a y1 t v1 sin a 0 5 g t 2 plot t y1 grid title 炮弹垂直发射问题 xlabel 时间 ylabel 垂直距离 hold on v2 290 x2 t v2 cos a y2 t v2 sin a 0 5 g t 2 plot t y2 v3 270 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 3 x3 t v3 cos a y3 t v3 sin a 0 5 g t 2 plot t y3 zgsc max y1 max y2 max y3 三次发射的最高射程 运行结果如下 zgsc 1 0e 003 4 9031 4 2908 3 7194 最高射程分别为 4903 1 米 4290 8 米 3719 4 米 假设距地面 3750 米的高空 火炮正上方 有一个半径为 2000 米的圆形漂浮物 火炮 初始速度为 280m s 若发射角度为 90 度 问能击中吗 若发射角度为 80 度 能击中吗 绘图要求 在同一幅图上绘制 90 和 80 两条射程曲线 把 90 曲线设为红色粗度为 2 的点划线形式 通过 gtext 命令在图上添加文本 高空漂浮物体击打 通过 insert legend 添加图例 分别注明 90 度角发射垂直位移 80 度 角发射垂直位移 80 度角水平位移 在 80 的曲线上通过添加箭头方式画一箭头 通过添加文本方式注明 最高射程数据 a1 pi 2 a2 80 pi 180 v1 280 v2 280 g 9 8 t 0 0 01 50 x1 t v1 cos a1 x2 t v2 cos a2 y1 t v1 sin a1 0 5 g t 2 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 4 y2 t v2 sin a2 0 5 g t 2 plot t y1 hold on plot t y2 plot t x2 grid gtext 高空漂浮物体击打 zgsc max y1 max y2 zgsc 1 0e 003 4 0000 3 8794 通过图中可以看出 90 度角发射时最高射程为 4000 米 因为 4000 3750 因而能够击中高空漂浮物 80 度角发射时 炮弹至最高点时 水平位移接近 1000 米时 垂直位移尚未达到 3750 米 因此 80 度角发射不能击中漂浮物 以初速度 255m s 射出 发射角度分别为 40 45 50 求时间从 0 到 40 秒期 间的水平位移和垂直位移 在 x 和 y 方向上的距离 绘图要求 采用子图绘制 subplot 命令 绘制 1 行 3 列的三个子图 第一幅子图形中画出水平距离与时间的关系图 第二幅子图形中画出垂直距离与时间的关系图 第三幅子图形中画出水平距离与垂直距离的关系图 要求添加标题和标注 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 5 a1 40 pi 180 a2 45 pi 180 a3 50 pi 180 v0 255 g 9 8 t 0 0 01 40 x1 t v0 cos a1 x2 t v0 cos a2 x3 t v0 cos a3 subplot 131 plot t x1 b t x2 r t x3 g grid title 时间 水平位移曲线 y1 t v0 sin a1 0 5 g t 2 y2 t v0 sin a2 0 5 g t 2 y3 t v0 sin a3 0 5 g t 2 subplot 132 plot t y1 b t y2 r t y3 g grid title 时间 垂直位移曲线 subplot 133 plot x1 y1 b x2 y2 r x3 y3 g grid title 水平位移 垂直位移曲线 2 理财 在利滚利的情况下 以下公式表示了储蓄的增长情况 r zMM 1 0 其中 M是当前余额 0 M是初始余额 z是增长率 以小数形式表示 r 是投资的时间 如 果你的投资金额为 1000 美元 利率为 5 0 05 用x轴表示时间 y轴表示当前余额进行绘 图 试绘制 20 年范围内的储蓄增长情况 绘图要求 创建一幅图形 包含三幅子图 在第一幅子图中 使用线性坐标系绘制 f 与 P 的关系图 在第二幅子图中 x 轴使用对数坐标 绘制 f 与 P 的关系图 在第三幅子图中 y 轴使用对数坐标 绘制 f 与 P 的关系图 x 1 20 y 1000 1 0 05 x subplot 131 plot x y title x 轴 y 轴均按线性分度 grid subplot 132 semilogx x y title x 轴按对数分度 grid MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 6 subplot 133 semilogy x y title y 轴按对数分度 grid 3 向量 G 表示高等数学课程的期末考试成绩分布 G 78 82 65 80 72 89 46 25 86 66 69 75 93 88 60 78 71 63 75 95 68 74 96 38 81 1 使用 MATLAB 对这些数据进行排序 并创建一幅成绩的条形图 2 创建饼图 表示该成绩分布 G 78 82 65 80 72 89 46 25 86 66 69 75 93 88 60 78 71 63 75 95 68 74 96 38 81 sort G ans 253846606365666869717274 757578788081828688899395 96 hist G pie3 G MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 7 4 存款复利滚存问题 城乡居民及单位存款利率如下 假设各档次利率 10 年保持不变 存期活期三个月半年一年二年三年五年 年利率0 723 333 784 144 685 405 85 现有现金 10 万元 采用以下存款方式 计算 10 年后的本息总额 并用直方图的形式绘 图比较 方案 1 定期三个月 自动转存 总共 10 年 方案 2 定期六个月 自动转存 总共 10 年 方案 3 定期 1 年 自动转存 总共 10 年 方案 4 定期 2 年 自动转存 总共 10 年 方案 5 定期 5 年 自动转存 总共 10 年 f1 10 1 0 0333 4 10 12 3 f2 10 1 0 0378 2 10 12 6 f3 10 1 0 0414 10 1 f4 10 1 0 0468 2 10 2 f5 10 1 0 0585 5 10 5 t 1 5 f f1 f2 f3 f4 f5 bar t f f1 13 9323 f2 14 5422 f3 15 0029 f4 15 6420 f5 16 7056 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 8 5 按照要求完成以下题目 在图形窗口中绘制函数xxycossin 1 红色点划线 在同一图形窗口中绘制函数 2cos 1 2 xy 绿色实线 2cos 2 0 3 xey x 蓝色线 x 的范围都是 0 12 给图 形加上标题 一图多线 在 x 轴上加注 x 轴 在 y 轴上加注 y 轴 把 衰减余弦 曲线 字符串放置到图形中鼠标所指定的位置上 x 0 0 01 12 y1 sin x cos x y2 1 cos 2 x y3 exp 0 2 x cos 2 x plot x y1 r x y2 g x y3 b xlabel x 轴 ylabel y 轴 title 一图多线 gtext 衰减余弦曲线 6 已知某基金单位净值 累计净值 增长率如下表所示 试绘制自 1 至 20 连续 20 个交易 日单位净值曲线及平均值线 累计净值曲线及平均值线 增长率曲线及平均值线 顺序号单位净值 元 累计净值 元 增长率 10 66342 5469 0 41 20 66122 5447 0 33 30 67722 56072 42 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 9 40 69242 57592 24 50 68982 5733 0 38 60 68062 5641 1 33 70 68832 57181 13 80 68722 5707 0 16 90 67622 5597 1 60 100 69592 57942 91 110 69422 5777 0 24 120 70212 58561 14 130 70752 59100 77 140 71102 59450 49 150 71122 59470 03 160 71822 60170 98 170 71622 5997 0 28 180 72072 60420 63 190 73302 61651 71 200 74632 62981 81 d 0 6634 0 6612 0 6772 0 6924 0 6898 0 6806 0 6883 0 6872 0 6762 0 6959 0 6942 0 7021 0 70 75 0 7110 0 7112 0 7182 0 7162 0 7207 0 7330 0 7463 dpj mean d ones size d plot d hold on plot dpj hold off title 单位净值曲线及净值均值线 grid lj 2 5469 2 5447 2 5607 2 5759 2 5733 2 5641 2 5718 2 5707 2 5597 2 5794 2 5777 2 5856 2 59 10 2 5945 2 5947 2 6017 2 5997 2 6042 2 6165 2 6298 ljpj mean lj ones size lj plot lj MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 10 hold on plot ljpj hold off title 累计净值曲线及累计净值均值线 grid zzl 0 41 0 33 2 42 2 24 0 38 1 33 1 13 0 16 1 60 2 91 0 24 1 14 0 77 0 49 0 03 0 98 0 28 0 63 1 71 1 81 zzlpj mean zzl ones size zzl plot zzl hold on plot zzlpj hold off title 增长率曲线及增长率均值线 grid 7 复数绘图 已知复数g的表达式 6 5 2 1 60 jjjj g 的范围 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 11 200 200 增量取 0 01 w 200 0 01 200 g 60 1 j w 2 j w 5 j w 6 j w plot g grid 8 用 不 同 标 度 在 同 一 坐 标 内 绘 制 曲 线 sin cos 1xxy 和 1cos 8 22 222 0 xxy x 15 0 x x 0 0 01 15 y1 cos x sin x y2 2 0 22 x x 8 cos sqrt x 2 1 plotyy x y1 x y2 grid MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 12 9 绘制 12 0 11 0 10 xx y的对数坐标图与直角线性坐标图 100 1 0 x x 0 1 0 01 100 y 10 0 1 x 1 0 2 x 1 subplot 1 3 1 semilogx x y title x 轴按对数分度 grid subplot 1 3 2 semilogy x y title y 轴按对数分度 grid subplot 1 3 3 plot x y title 线性分度 grid 10 绘制 3cos tr 3 0 t的极坐标 polar 图 t 0 0 01 3 pi r cos 3 t polar t r 11 利用函数绘图命令绘制 8 2sin 5 0 xey x 其中 5 0 x fplot exp 0 5 x sin 2 x pi 8 0 5 1 1 1 1 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 13 12 采用图形保持 在同一坐标内绘制曲线 sin 1xy sin 2 5 0 xey x cos 3xy 10 0 x x 0 0 01 10 y1 sin x y2 exp 0 5 x sin x y3 cos x plot x y1 k hold on plot x y2 r plot x y3 b hold off 13 分别以直方图 bar 阶梯图 stairs 杆图 stem 和填充图 fill 形式绘制曲线 5 0sin 2 xy 8 0 x 标题分别标注为 正弦曲线直方图 正弦曲线阶梯图 正 弦曲线杆图 正弦曲线填充图 x 0 0 25 8 y 2 sin x 0 5 subplot 2 2 1 bar x y b axis 0 8 2 2 2 2 title 正弦曲线直方图 subplot 2 2 2 stairs x y k MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 14 axis 0 8 2 2 2 2 title 正弦曲线阶梯图 subplot 2 2 3 stem x y m axis 0 8 2 2 2 2 title 正弦曲线杆图 subplot 2 2 4 fill x y r axis 0 8 2 2 2 2 title 正弦曲线填充图 14 绘制饼图 某空调销售公司全年各季度的销售额 单位 万元 分别为 185 297 93 312 试用饼图作 统计分析 并添加图例 pie 185 297 93 312 title 饼图 legend 一季度 二季度 三季度 四季度 15 绘制向量图 绘制复数的向量图 2 3 1 5i 2 6i 2 3 4 6i 2 5 6 4i 2 9 5 2i 2 5 3 5i 5 1 3i 6 2i 要求 通过图形的可视化编辑将各向量用不同的线型和颜色进行区分 compass 2 3 1 5i 2 6i 2 3 4 6i 2 5 6 4i 2 9 5 2i 2 5 3 5i 5 1 3i 6 2i MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 15 16 在 40 x区间内 绘制曲线 2sin 1xy 和 2cos 2xy 通过 gtext 给图形添加 图形标注 正弦曲线 余弦曲线 通过坐标轴控制命令使横坐标控制在 0 12 8 纵坐 标控制在 1 2 1 2 添加网格线 x 0 0 01 4 pi y1 sin 2 x y2 cos 2 x plot x y1 x y2 gtext 正弦曲线 gtext 余弦曲线 axis 0 12 8 1 2 1 2 17 绘制三维曲线 2sin tx 2cos ty 9 02sin 2cos 1 tttz MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 16 550 t t 0 0 01 55 x sin 2 t y cos 2 t z t 1 cos 2 t sin 2 t 0 9 plot3 x y z title 三维曲线 xlabel X ylabel Y zlabel Z grid on 18 绘制三维曲面图 2 0sin cos sin xyxz 其中 x y meshgrid 0 0 2 13 x y meshgrid 0 0 2 13 z sin x cos y sin 0 2 x mesh x y z title 三维曲面图 19 运用子图绘制命令绘制以下标准三维曲面图形 分 2 行 2 列显示 要求8 60 t 1 x y z cylinder 1 8 sin t 18 2 x y z sphere 3 x y z peaks 40 4 x y z peaks 25 t 0 0 3 6 8 x y z cylinder 1 8 sin t 18 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 17 subplot 2 2 1 surf x y z subplot 2 2 2 x y z sphere surf x y z subplot 2 2 3 x y z peaks 40 surf x y z subplot 2 2 4 x y z peaks 25 surf x y z 20 绘制三维图形 1 绘制魔方阵 magic 4 的三维条形图 bar3 bar3 magic 4 title 三维条形图 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 18 2 以三维杆图 stem3 形式绘制曲线 y sin 2x 20 x x 0 0 1 2 pi y sin 2 x stem3 y 3 已知 x 152 230 315 96 绘制三维饼图 pie3 pie3 152 230 315 96 title 饼图 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 19 21 绘制多峰函数 peaks 33 的瀑布图 waterfall X Y Z 和等高线图 contour3 X Y Z 12 r subplot 1 2 1 X Y Z peaks 33 waterfall X Y Z xlabel X ylabel Y zlabel Z subplot 1 2 2 contour3 X Y Z 12 r 其中 12 代表高度的等级数 xlabel X ylabel Y zlabel Z 22 绘制暖色的剔透玲珑球 要求采用插补明暗处理 外层网状球面半径为 2 5 内层球面半径 为 1 要求产生透视效果 且不显示坐标轴 X1 Y1 Z1 sphere 35 产生单位球面的三维坐标 X 2 5 X1 Y 2 5 Y1 Z 2 5 Z1 产生半径为 2 5 的球面的三维坐标 clf surf X1 Y1 Z1 画单位球面 shading interp 采用插补明暗处理 hold on mesh X Y Z colormap hot hold off 采用 hot 色图 hidden off 产生透视效果 axis equal axis off 不显示坐标轴 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 20 23 隐函数绘图 ezplot 绘制成 3 行 2 列的子图形式 1 10 22 yx 2 162 22 yx 3 162 22 yx 4 52 22 yx 5 52 22 xy 6 5 sin 32 253 yxexxyyx x subplot 3 2 1 ezplot x 2 y 2 10 text 5 5 x 2 y 2 10 title 1 subplot 3 2 2 ezplot x 2 2 y 2 16 text 5 5 x 2 2y 2 16 title 2 subplot 3 2 3 ezplot 2 x 2 y 2 16 text 5 5 2x 2 y 2 16 title 3 subplot 3 2 4 ezplot x 2 2 y 2 5 text 5 5 x 2 2y 2 5 title 4 subplot 3 2 5 ezplot 2 y 2 x 2 5 text 5 5 2y 2 x 2 5 title 5 subplot 3 2 6 ezplot x 3 y 5 2 x y sqrt x 3 exp 2 x x sin y 5 text 5 5 x 3 y 5 2xysqrt x 3 exp 2x xsin y 5 title 6 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 21 24 应用视角函数 view 采用 4 种不同视角观察图形 peaks 30 p peaks 30 subplot 221 mesh p view 10 10 subplot 222 mesh p view 25 25 subplot 223 mesh p view 35 35 subplot 224 mesh p view 45 45 MATLABMATLAB 语言与控制系统仿真实训教程语言与控制系统仿真实训教程 参考答案参考答案 第第 3 3 章章 22 25 应用色图变换观察 peaks 25 的以下 10 种色图 色图函数色图说明色图函数色图说明 cool冷色色图gray灰色色图 hot暖色色图bone蓝色调灰色图 hsv饱和 渐变色图 pink粉红色色图 jet饱和 渐变色图 flag红白蓝黑交替色图 copper铜色色图prism光谱色图 figure 1 peaks 25 colormap cool title 冷色图 figure 2 peaks 25 colormap hot title 暖色色图 fig