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Matlab编程训练作业专业学生姓名班级学号指导教师完成日期实训一 MATLAB语言介绍和数值计算1先求下列表达式的值，然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存变量。 .2. 已知 ，求下列表达式的值：(1) A+6*B和A-B+I（其中I为单位矩阵）A+6*B:A-B+I:(2) A*B和A.*BA*B程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7c=A*B 结果：A.*B程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7 D=A.*B结果：(3) A3和A.3A3程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7E=A3结果：A3程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7C=A.3(4) A/B及BAA/B程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7C=A/B结果：BA程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7D=BA结果：(5) 将矩阵C=BA的右下角2*2子矩阵赋给D, 并（3）保存变量（mat文件）程序：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7;B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7;C=B*inv(A);D=C(2:3,2:3)结果：3. 求得矩阵的每行最大元素所在的位置？(至少两种方法)第一种：A=5 14 33;45 43 3;65 4 6;78 15 34RowMax Order=max(A)结果：第二种：A=5 14 33;45 43 3;65 4 6;78 15 34Max_num,index=max(A,2)结果：实训二 MATLAB编程基础1. 求25,1258之间能被15整除的数的个数。程序：A=25:1258;length(A(mod(A,15)=0)结果：2. 根据，求的近似值。当n分别取100、1000、10000时，结果是多少？程序：n=1:100;test=sqrt(6*sum(1./(n.*n)结果：程序：n=1:1000;test=sqrt(6*sum(1./(n.*n)结果：程序：n=1:10000;test=sqrt(6*sum(1./(n.*n)结果：3. 有三个多项式p1(x)=x4+2x3+4x2+5,p2(x)=x+2,p3(x)=x2+2x+3,试进行下列操作：（1）求P(x)=P1(x)+P2(x)P3(x);程序：p2=1 2p3=1 2 3Q=conv(p2,p3)结果：程序：p1=1 2 4 0 5Q1=0 1 4 7 6B=p1+Q1结果：（2）求P(x)的根；程序：C=roots(B)结果：（3）当x取矩阵A的每一元素时，求P(x)的值，其中程序：A=-1 1.2 -1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5y=polyval(B,A)结果：（4）当以矩阵A为自变量时，求P(x)的值，其中A的值与（3）题相同。程序：A=-1 1.2 -1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5y1=polyvalm(B,A)结果：实训三 MATLAB图形系统1. 设，在x02区间取120点，绘制函数曲线。程序：x=(0:2*pi/119:2*pi)y=(0.1+10*cos(x)/(5+x.3)*sin(x); plot(x,y)结果：2. 已知y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成下列操作(x（0,10）)：（1）在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线；（2）在不同的图形窗中分别用条形图、阶梯图、杆图绘制三条曲线。如下图所示：3. 微分方程求解：其中， ，初始值.实训四 SIMULINK仿真环境1. 利用SIMULINK仿真来实现摄氏温度到华氏温度的转化：（范围在-10100）2. 单位负反馈系统的开环传递函数为：，应用Simulink仿真系统构建阶跃响应曲线。3. 分析PID调节器各参数的作用 PID的数学模型为1)、分析PID调节作用，考查当（1）Kp=8.5,Ki=5.3,Kd=3.4（2）Kp=6.7,Ki=2,Kd=2.5（3）Kp=4.2,Ki=1.8,Kd=1.7时对系统阶跃响应的影响. (三条线在一个图里)2) 、以Kp=8.5,Ki=5.3,Kd=3.4这组数据为基础，改变其中一个参数，固定其余两个，以此来分别讨论Kp,Ki,Kd的作用 (三条线在一个图里)：1 分析PID的比例作用:只改变Kp，当Kp=8.5,Kp=6.7,Kp=4.2时候系统输出曲线截图标注;2 分析PID的积分作用：只改变Ki，当Ki=5.3,Ki=2,Ki=1.8时候系统输出曲线截图标注;3 分析PID的微分作用：只改变Kd，当Kd=3.4,Kd=2.5,Kd=1.7时候系统输出曲线截图标注。3) 、分析不同调节器下该系统的阶跃响应曲线 (四条线在一个图里)（1）P调节Kp=8（2）PI调节Kp=5,Ki=2（3）PD调节Kp=8.5,Kd=2.5（4）PID调节Kp=7.5,Ki=5,Kd=3实训五 综合题1. 某控制系统的被控过程的传递函数是：,基于Matlab Simulink设计PID控制器,满足以下要求:（PID控制器封装子系统,写出具体步骤,并附图.）（1）封装子系统（2）设置参数（3）整定PID参数（稳定边界法采用4:1）？设置初始参数为 Kp 1，Ki 0，Kd 0（即纯比例控制），启动仿真 ，得到系统的阶跃响应曲线 ，如图（a）所示。由图 （a）可知 ，系统虽然能够稳定运行 ，但却是有静差的 ，而且快速性也较差 ，因此需要引入积分和微分环节。根据临界比例度法的整定法则 ，需要逐步增大 Kp，获取系统的等幅振荡曲线 ，求出临界增益 Ku 和临界振荡周期 Tu。通过调整参数求得临界振荡时的临界增益为 Ku 12.5 ，临界振荡周期大致为 Tu 15.12 s 图（a）（4）整定PID参数（稳定边界法采用等幅振荡）？控制器类型 Kp Ki KdP 0.5Ku 0PI 0.455Ku 0.85Tu 0PID 0.6Ku 0.5Tu 0.125Tu根据表一选取相应的PID参数值应为：Kp=0.6Ku=7.5,Ti=0.5Tu=7.56,Td=0.125，Tu=1.89所以积分项系数 Ki=Kp/Ti=0.992，微分项系数为Kd=Kp*Td=14.175。最后求得按照临界比例度法整定 PID 参数后系统的阶跃响应曲线如图 （b）所示。由图 （b）知 ，系统阶跃响应的超调量 ，调节时间约为 35s，稳定性和快速性还有待改善 ，此时可以对整定的 PID 参数适当调整。通过减小积分系数 Ki 来减小超调量。取 Ki 0.4，Kp，Kd 仍用临界比例度法整定的数据 ，进而得到系统新的单位阶跃响应曲线 ，如图 （c）所示。从图 （c）可以看出系统的过渡过程时间 ，超调量都有所降低。 图（b） 图（c）3) 结果分析比较？使用稳态边界法得到的相应曲线调节可以消除余差，但是它的超调量较大。我们可以把Ki适当减少，即增大积分时间常数，减弱积分作用来改善响应曲线过渡过程动态偏差过大的问题。 2已知两子系统传递函数分别为： 试求：1) 两系统并联连接的等效传递函数,观察其单位阶跃响应； 2）两系统串联连接的等效传递函数,观察其单位阶跃响应；3）以G2(s)为前向通道函数，以G1(s)为反馈通道函数，观察其单位阶跃响应。（要求：分别采用编程和simulink两种方法完成）（1）simulink法：（2）编程法：个人总结为期一个星期的MATLAB实训已经结束，虽然时间很短，但我还是从中学 到了很多，对MATLAB有了一定的了解。 Matlab是一个基于矩阵运算的软件，它的运算功能非常强大，编程效率高，强大而智能化的作业图功能，可扩展性强，simulink动态仿真功能，主要用于仿真、验证、算法思想是否正确。在这段时间里，我们主要学习MATLAB的工具的使用，熟悉其最基础的功能，锻炼了我的实际动手能力。Help是MATLAB中最有效的命令。遇到问题，通常都可以借助help解决问题。就对matlab相关的命令操作而言，通过这次实验的亲身操作和实践，学习掌握了许多原本不知道的或者不太