《MATLAB及应用》实验指导书-mbook2008a.doc

湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 I MATLAB 及应用及应用 实验指导书实验指导书 班 级 姓 名 学 号 总评成绩 汽车工程系 电测与汽车数字应用中心 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 II 目录目录 实验 04051001 MATLAB语言基础 1 实验 04051002 MATLAB科学计算及绘图 3 实验 04051003 MATLAB综合实例编程 5 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 1 实验实验 04051001 MATLAB 语言基础语言基础 一 实验目的实验目的 1 熟悉 MATLAB 的运行环境 2 掌握 MATLAB 的矩阵和数组的运算 3 掌握 MATLAB 符号表达式的创建 4 熟悉符号方程的求解 二 实验内容实验内容 任选 任选 6 题 题 1 利用 rand 等函数产生下列矩阵 产生一个均匀分布在 5 5 之间的随机阵 50 2 要求显示精度为精确到小数点后一位 精度控制指令为 format 2 在一个已知的测量矩阵 T 100 100 中 删除整行数据全为 0 的行 删除整列数据 全为 0 的列 判断某列元素是否为 0 方法 检查 T i T i 是否为 0 3 假设汽车系在下列各年度的人口统计如表所示 类 别 年份 大一新生学士毕业生 200210282 2003120100 20049894 200510597 2006121110 试用一个二维矩阵 STU 表示上述数据 并请计算出下列各数值 1 汽车系在 2002 2006 年之间的每年平均新生 毕业生人数 2 5 年来汽车系共有多少毕业生 3 在哪几年 新生数目比毕业生多 4 5 年来每年的毕业生对新生的比例平均值为何 4 完成下列矩阵运算 1 使用 randn 产生一个 10 10 的矩阵 A 2 计算 B A A 2 请注意 B 一定是一个对称矩阵 3 计算矩阵 B 的特征向量 e1 e2 e10 使用函数 eig 4 验证在 i 不等于 j 的情况下 ei和 ej的内积必定为 0 5 下列 MATLAB 语句用于画出函数 在 0 10 的值 x0 2 e2 y x x 0 0 1 10 y 2 exp 0 2 x plot x y 利用 MATLAB 的 M 文件编辑器创建一个新的 M 文件 输入上述代码 保存为文件 test1 m 然后在命令窗口中输入 test1 执行这个文件 看得到什么结果 6 熟悉 MATALB 帮助的使用 操作 成绩 报告 成绩 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 2 1 通过以下两种方式得到关于 exp 函数的帮助 a 在命令窗口中输入 help exp 命令 b 运用帮助空间窗口 2 使用 lookfor 命令查找出以 10 为底的对数函数 并计算 1 10 1000 的对数值 7 假设 u 1 和 v 3 用 MATLAB 符号计算功能计算下列表达式的值 a b c d 3v 4u vu 2v 2 uv v 333 3 v4 2 8 a 3 A 4 b a2 B b2 1 c a A 2B C a B 2c 求 C 使用符号函数 solve 9 求解常微分方程 x x x 1 x 0 1 x 0 0 使用符号函数 dsolve 10 应用 MATLAB 帮助窗口查找显示当前目录的命令 a MATLAB 启动时的当前目录是什么 b 创建一个新的目录 mynewdir 并将其改变为当前目录 然后打开 M 文件编辑窗 口 增加以下语句 create an input array from 2 pi to 2 pi t 2 pi pi 10 2 pi calculate sin t x abs sin t plot result plot t x 把此文件以 test2 m 为文件名保存 然后在命令窗口中输入 test2 执行此文件 c 关闭绘图窗口 返回到原始目录 然后在命令窗口中输入 test2 看有何情况发生 为什么 三 思考题思考题 1 MATLAB 中 数组与矩阵在表示与应用上有哪些区别 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 3 实验实验 04051002 MATLAB 科学计算及绘图科学计算及绘图 一 实验目的实验目的 1 熟悉 MATLAB 所提供的常用数值计算的函数 方程 组 的求解 插值 拟合 2 掌握 MATLAB 二维图形绘制命令及其图形控制 plot loglog contour polar 等 3 熟悉 MATLAB 三维图形绘制命令及其图形控制 mesh surf 等 二 实验内容实验内容 1 求 f x 4x6 x x3 95 在 0 100 上最大值 最小值 根 使用函数 fminbnd roots 2 请用梯形法 辛普森法分别计算积分值 trapz quad 1 0 2 1dxxx 3 用两种方法求函数的根 并求其极 1 5 25 1 8 0 323 xxxxxxf 值与零点 4 计算二重积分 使用函数 dblquad 1 0 2 0 22 12 dxdyyxxyyx 5 求解常微分方程 x x x 1 x 0 1 x 0 0 使用函数 ode45 需建立 M 函数 6 矩阵 M 1 2 6 4 2 7 8 9 3 求 M 的 LU 分解 QR 分解 对角阵 特征值分解 使用函数 lu qr svd eig 7 建立一个 5 5 矩阵 分别用 polyval 函数和 polyvalm 函数将矩阵代入函数 f x 1 35 0 0668x 0 436x2 0 695x3 计算出结果并比较 8 已知 t an2 bn 测得对应数据如下 多项式插值 interp1 多项式拟合 polyfit t 0 20 40 60 80 100 120 140 160 183 5 n 0 1153 2045 2800 3466 4068 4621 5135 5619 6152 a 通过插值求解若 n 0 5 6152 时相应的 t 值 b 通过多项式拟合试求 a 和 b 的值 9 北京内燃机总厂生产的 492Q 发动机 由试验测得的转矩特性为 发动机转速 n r min 1 10001500200025003000350038004000 发动机转矩 T N m 135 33147 10152 98156 91147 10138 27133 37125 53 试求出转矩特性 T f n 的多项式表示 并作出发动机的外特性图 要有适当的标 注 操作 成绩 报告 成绩 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 4 10 假设汽车系在 2004 2005 2006 年的人员组成如表所示 类 别 年份 大一新生学士毕业生 200210282 2003120100 20049894 200510597 2006121110 a 请用 bar3 命令来画出上述数据的立体长条图 b 请用各种你可以想到的方法 在上述图形中加入各种解释和说明的文字 三 3 思考题思考题 1 MATLAB 求多项式的根是用什么方法 与传统方法相比有何优点 2 画出横坐标在 15 15 上的函数的曲线 应该使用什么命令 x siny 3 请思考网络线有什么作用 为什么要对图形进行标注 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 5 实验实验 04051003 MATLAB 综合实例编程综合实例编程 一 实验目的实验目的 1 了解 Windows 界面编程的基本概念和方法掌握 MATLAB 程序设计的方法 2 熟悉 MATLAB GUI的基本特点 掌握 MATLAB GUI编制的基本步骤 3 掌握 MATLAB Simulink的使用方法和基本步骤 4 将 MATLAB 应用到所学专业 二 实验内容实验内容 说明 本次实验为说明 本次实验为 MATLAB MATLAB 编程综合实例编程综合实例 不同专业的同学应结合自己的专 不同专业的同学应结合自己的专 业进行实验 例如 车辆工程相关专业的同学可对汽车性能 业进行实验 例如 车辆工程相关专业的同学可对汽车性能 汽车理论汽车理论 课课 程所研究的性能 进行仿真 材料工程专业同学可结合程所研究的性能 进行仿真 材料工程专业同学可结合 工程热力学工程热力学 传传 热学热学 等课程的内容参照进行 等课程的内容参照进行 1 建立二自由度汽车 SIMULINK模型 12 2 1 2 21 12121 1 1 rzr rr Iakkbka u bkak uvmkbkak u kk 更改参数 观察不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应 1 MATLAB 指令窗口下输入指令 simulink 打开 simulink 编辑器并新建一个 mdl 2 分别将两个拉入编辑窗口 并命名为 k1 k2 3 将拉入编辑窗口并双击打开属性窗口 将 List of signs 改为 命名为 k1 k2 再将 k1 k2 与之相连 4 如步骤 2 创建 B 将拉入编辑窗口 再将 k1 k2 B 与之相连 操作 成绩 报告 成绩 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 6 5 分别将 拉入编辑窗口 更改相应属性并连线 6 如步骤 2 创建 a b 将拉入 2 个编辑窗口并双击打开属性窗口 分 别将 Expression 改为 u u u u 7 采用如上方法 得到最终框图 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文 7 8 点击运行仿真 结束后双击 Scope 与 Scope1 观察曲线 9 更改 k1 k2 等参数 运行仿真 不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应曲线 2 结合汽车理论知识 针对汽车某项性能设计一仿真软件 要求可根据输入参数绘制相 应曲线 选做一题 1 动力性计算 参数见 汽车理论 习题 1 3 设计完成以下工作 a 可进行整车参数输入 b 计算最高车速 加速时间 2 档起步 0 70km h 最大爬坡度 c 绘制驱动力阻力平衡图 汽车加速时间曲线 汽车爬坡度图 2 经济性计算 参数见 汽车理论 习题 1 3 2 7 设计完成以下工作 a 可进行整车参数输入 b 计算显示 JB3352 83 规定的六工况循环行驶的百公里油耗 c 绘制汽车功率平衡图 最高档及次高档等速百公里油耗曲线 3 制动性计算 参数见 汽车理论 习题 4 3 设计完成以下工作 a 可进行整车与制动系统参数输入 b 计算同步附着系数 空载制动距离 满载制动距离 c 计算前部管路损坏时的空载制动距离 满载制动距离 d 计算后部管路损坏时的空载制动距离 满载制