Matlab设计报告.doc

华中科技大学文华学院课程报告课程名称 MATLAB编程及系统仿真 专业班级 09自动化一班 姓 名 王芳黎 学 号 090108011120 成 绩 2011年11月1日MATLAB编程及系统仿真课程实验一、实验目的1.熟悉matlab软件工作界面结构和基本操作；2.掌握数组和矩阵的基本运算，M文件的建立、保存和运行；3.掌握控制与循环语句、逻辑运算，以及符号运算的运用；4.掌握普通二维图形的绘制及修饰控制方法；5.应用simulink建立线性系统仿真模型，并掌握系统描述方法、线性系统的时间相应分析和频响分析。二、实验要求1.对实验内容写出相应指令，上机运行，记录运行结果（数据或图形曲线），对相关内容进行分析。2.写出实验报告。三、实验内容1.求解方程组Ax=b，其中程序如下： A=-3 5 0 8;1 -8 2 -1;0 -5 9 3;-7 0 -4 5; b=0;2;-1;6;x=inv(A)*b结果为：x = -0.6386 -0.4210 -0.35290.02372.分别用solve和fsolve函去数求方程组的解：solve解法的程序为：f=x2*y2-2*x-1=0;g=x2-y2-1=0; x1,y1=solve(f,g,x,y) 结果为：x1 = 1/2+1/2*5(1/2) 1/2+1/2*5(1/2) 1/2-1/2*5(1/2) 1/2-1/2*5(1/2) -1/2+1/2*i*3(1/2) -1/2+1/2*i*3(1/2) -1/2-1/2*i*3(1/2) -1/2-1/2*i*3(1/2) y1 = 1/2*(2+2*5(1/2)(1/2) -1/2*(2+2*5(1/2)(1/2) 1/2*(2-2*5(1/2)(1/2) -1/2*(2-2*5(1/2)(1/2) 1/2*(-6-2*i*3(1/2)(1/2) -1/2*(-6-2*i*3(1/2)(1/2) 1/2*(-6+2*i*3(1/2)(1/2) -1/2*(-6+2*i*3(1/2)(1/2)fsolve的解法的程序为：%ex1.mfunction z=ex1(p)z(1)=p(1)2*p(2)2-2*p(1)-1;z(2)=p(1)2-p(2)2-1; x=fsolve(ex1,1 1)Optimization terminated: first-order optimality is less than options.TolFun.x = 1.6180 1.27203. 用MATLAB计算。程序如下：format long; y=quad(sin(x),0,pi/2)结果为：y = 0.999999997873124. 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、相应曲线文本； 程序如下： t0=0:pi/10:4*pi;x1=10*sin(t0)； t1=0 pi/2 pi 3*pi/2 2*pi 5*pi/2 3*pi 7*pi/2 4*pi; x=interp1(t0,x1,t1,cubic); plot(t0,x1,r-.,t1,x,+) grid legend(10*sin(t0),数据点) axis(0,4*pi,-11,11) xlabel(t0) ylabel(10*sin(t0) title(x1=10*sin(t0) ylabel(x1) 图形为：5.用for循环和while循环，统计某学生10门功课的平均值。for循环的程序如下： a=30 40 50 60 70 65 80 90 75 85; s=0; k=0; for n=a;s=s+n;end average=s/10结果为：average = 64.50000000000000While循环的程序如下： a=30 40 50 60 70 65 80 90 75 85; s=0;num=0;i=1; while(i average=s/10结果为：average = 64.500000000000006.已知某MIMO系统模型如下：试求其零极点增益模型。程序如下： num=1 1,1 0.5;3 2,1 2; den=1 2 1,1 2 3;1 0 2 1,1 5 2; sys=tf(num,den) 结果为：Transfer function from input 1 to output. s + 1 #1: - s2 + 2 s + 1 3 s + 2 #2: - s3 + 2 s + 1 Transfer function from input 2 to output. s + 0.5 #1: - s2 + 2 s + 3 s + 2 #2: - s2 + 5 s + 2 sys1=zpk(sys) Zero/pole/gain from input 1 to output. (s+1) #1: - (s+1)2 3 (s+0.6667) #2: - (s+0.4534) (s2 - 0.4534s + 2.206) Zero/pole/gain from input 2 to output. (s+0.5) #1: - (s2 + 2s + 3) (s+2) #2: - (s+4.562) (s+0.4384)7.已知某闭环系统结构框图如下：图中，试求其闭环系统仿真模型的传递函数。程序如下： num1=5 1;den1=1 0;num2=25;den2=1 2 25;num3=0.1;den3=1;na,da=series(num1,den1,num2,den2); nb,db=feedback(na,da,num3,den3,-1); num,den=cloop(nb,db);printsys(num,den) num/den = 125 s + 25 - s3 + 2 s2 + 162.5 s + 27.5 num1=5 1;den1=1 0;num2=25;den2=1 2 25; num3=0.1;den3=1; num4=0;den4=0; na,da=series(num1,den1,num2,den2); nb,db=feedback(na,da,num3,den3,-1); nc,dc=series(num4,den4,nb,db); num,den=cloop(nb,db);printsys(num,den) num/den = 125 s + 25 - s3 + 2 s2 + 162.5 s + 27.5 num1=5 1;den1=1 0;num2=25;den2=1 2 25;num3=0.1;den3=1; na,da=series(num1,den1,num2,den2); nb,db=feedback(na,da,num3,den3,-1); tf(nb,db) Transfer function: 125 s + 25-s3 + 2 s2 + 37.5 s + 2.58.已知某系统状态空间模型为：建立simulink仿真模型，并求其单位阶跃响应。程序如下：矩阵：a=0 1 0 0;0 0 1 0;0 0 1 0;-20 -13 -22 -5, b=0;0;0;10,c=1 0 0 0,d=0。仿真结果如下图:9.已知典型二阶系统传递函数如下：试求=6，为0.4、0.7、1.0、1.3时系统的bode图。程序如下：1、当=0.4时，在命令窗口输入： num1=36;den1=1 4.8 36; bode(num1,den1)得到系统的bode图如下：2、当=0.7时，在命令窗口输入： num2=36;den2=1 8.4 36; bode(num2,den2)得到系统的bode图如下：3、当=1.0时，在命令窗口输入： num3=36;den3=1 12 36; bode(num3,den3)得到系统的bode图如下：4、当=1.3时，在命令窗口输入： num4=36;den4=1 2*1.3*6 36; bode(num4,den4)得到系统的bode图如下：10.已知某闭环系统传递函数如下：（1）（2）绘制系统零极点分布图，并判断系统稳定性。程序如下：1）z=j-1 -j-1;k=8;p=0 0 -5 -7 j -j;ii=find(real(p)0);n1=length(ii);if(n10)disp(The Unstable Poles are:);dis(p(ii);else disp(System is Stable);endpzmap(z,p);title(Zero-Pole Map)System is Stable结果为： num=100*1 1; den=conv(1 1,conv(0.2 1,conv(0.5 1,0.8 1); z,p=tf2zp(num,den); ii=find(real(p)0); if(ii)disp(the unstable poles are:);disp(p(ii);else disp(system is stable);end结果： system is stable再在命令窗口输入： pzmap(num,den)结果： 四、实验总结本次实验收获颇多，可能底子不好，或者说根本就没底子，做这个报告的题目花的时间比较长，虽然时间花了很多，但我学到了很多这方面的知识。本次实验内容包括了本学期所学的本课程的主要的内容，做这次实验的题目就需要把整本书的内容都浏览了一遍，所以通过做这些题目对书本的内容又加深了一些了解。前面的内容都做过上机，有些印象，做起来还比较轻松，但从后面的simulink开始，上课没怎么听懂，接着后面的更听不懂，这样恶性循环，后面的内容几乎什么都不知道，课后虽然看了一会书，但没经过实践操作，所以对后面的内容还是很生疏，还是似懂非懂。做后面的题目吃力程度是可想而知，但通过自己的研究和与专业里面其他人讨论，最终还是成功的完成了所有的题目，学会了后面没懂的知识，虽然还不是很熟悉，但我还是会通过多编程序来让自己熟悉起来。所以我觉得任何一门课程都需要自己在底下下功夫才能学好，特别是像这种需要上机操作的课程更要通过实践才能学好，以后我要加强我自己的动手能力，上