MATLAB仿真技术与应用实验指导书(教师用)h

MATLAB仿真技术及其应用实验教学(针对教师)MATLAB是一个基于矩阵的计算工具，它已经成为世界各地大学和研究人员最流行的软件之一。它提供了丰富可靠的便捷工具，如矩阵运算、数据处理、图形绘制、图像处理等。由于MATLAB的广泛应用，许多理论的创始人都在MATLAB上开发了相关的工具箱。目前，MATLAB附带的各种工具箱包括：控制系统、通信、符号运算、小波计算、偏微分方程、数据统计、图像、金融、LMI控制、QFT控制、数字信号处理、模糊控制、模型预测控制、频域辨识、高阶谱分析、统计、非线性控制系统、图像处理、神经网络、M分析、信号处理、插值、优化、鲁棒控制、控制系统设计、系统辨识等，MATLAB提供了一个图形化的时域仿真程序Simulink，在高校也开发了振动理论、化学统计、语音处理等本实验课的基本目标是学会使用MATLAB的基本功能，为其在科学研究中的应用打下基础。在MATLAB中需要掌握矩阵运算、多项式处理、控制语句、数字信号处理和基础绘图。掌握了MATLAB的基本编程技巧，就可以熟练地编写MATLAB程序。掌握SimuLink仿真的基本方法和组件，可以使用SimuLink建立通用的时域仿真程序；掌握MATLAB优化工具箱、插值工具箱和符号运算工具箱的使用和基本功能。参考：1.薛，陈阳泉。基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术及应用。北京清华大学出版社20022.苏。掌握MATLAB6.0及其工程应用。北京：科学出版社，20023.崔屹。 MATLAB5.3示例详细信息。北京：航空工业出版社，20004.孙亮。MATLAB语言和控制系统仿真。北京：北京理工大学出版社，20015.黄、熊桂林、系统仿真分析与设计MATLAB语言工程应用。长沙：国防大学出版社，20016.王默曼。仿真4建模和动态仿真。北京：电子工业出版社，20027.董景新，赵常德。控制工程基础。北京清华大学出版社19928.陈亚勇等主编。MATLAB信号处理的详细说明。北京：人民邮电出版社，20011 MATLAB基础语言实验1.1 MATLAB语言平台及基本操作一.实验的目的1.了解MATLAB语言环境；练习MATLAB命令的基本操作；练习M文件的基本操作；2.学习MATLAB的基本矩阵运算；学习MATLAB的点运算；学习复杂的操作；3.学习MATLAB的基本符号运算；学习MATLAB的矩阵符号运算。二。实验内容1.了解MATLAB语言环境(1) MATLAB语言操作界面：在命令提示符下键入命令，完成以下练习。(2)练习DOS类似命令，目录，类型，光盘(3) MATLAB数据格式合法数据格式包括：短、长、十六进制、短、长、有理等。a型=pi。b=exp(1)；改变数据结构，观察并记录变量值。双击工作区中的变量，在弹出窗口中对其进行修改。a=pi的“是”短3.1416；shortG 3.1416短缺3.1416e 000。长3.979；鳄龙3.9793e 000龙格3.979；六角fb54442d18rational 355/113(4)变量查询，命令谁、谁，查询变量并做记录。谁你的变量是：a b谁名称大小字节类1x1 8双数组b 1x1 8双阵列总计为2个元素，使用16个字节(5)目录和目录树结构：目录项显示命令dir查询当前目录项(6)路径函数和搜索路径路径路径函数哪个文件位置(7)在线帮助：帮助(8)字符串查询：帮助查找(9) MATLAB语言演示：输入命令介绍，阅读命令平台内容；键入命令演示，MATLAB语言功能演示。2.练习MATLAB命令的基本操作(1)常数矩阵输入a=1 2 3a=1；2；3)记录结果并进行比较。b=1 2 5b=1 2 5；记录结果并进行比较。a a b b记录结果并比较添加后的差异C=a*b c=a*b记录结果和错误原因；a=1 2 3；4 5 6；7 8 0 a2 a0.5记录显示结果。a=1 2 3a=1 2 3a=1；2；3a=123b=1 2 5b=1 2 5b=1 2 5；aa=123aans=1 2 3bb=1 2 5bans=125c=a*bc=1 2 52 4 103 6 15c=a*b？使用=*时出错内部矩阵尺寸必须一致。a=1 2 3；4 5 6；7 8 0a=1 2 34 5 67 8 0a2ans=30 36 1566 81 4239 54 69a0.5ans=0.5977 0.7678 I 0.7519 0.0979 I 0.5200-0.4680 I1.4102 0.1013 I 1.7741 0.6326 I 1.2271-0.7467 I1.2757-1.0289 I 1.6049-1.0272 I 1.1100 1.6175 I(2)循环命令程序make sum=0；对于i=1:1:100make sum=make sum I；目标键入makesum以记录计算结果。makesummakesum=5050(3)执行以下命令a=1 2 3；4 5 6；7 8 0poly(a)、rank(a)、det(a)、trace(a)、inv(a)、eig(a)、diag(a)、tril(a)并观察记录显示结果，使用在线帮助查找相应m函数的含义和函数格式，并做记录。特征多项式和根多项式的聚合秩查找矩阵的秩行列式的Det迹矩阵的迹(对角元素之和)Inv矩阵求逆Eig计算矩阵特征系统创建或提取对角矩阵Tril下三角矩阵a=1 2 3；4 5 6；7 8 0a=1 2 34 5 67 8 0聚(a)ans=1.0000 -6.0000 -72.0000 -27.0000等级(a)ans=3det(a)ans=27轨迹(a)ans=6inv(a)ans=-1.7778 0.8889 -0.11111.5556 -0.7778 0.2222-0.1111 0.2222 -0.1111eig(a)ans=12.1229-0.3884-5.7345tril(a)ans=1 0 04 5 07 8 0diag(a)ans=1503.练习M文件的基本操作：打开，运行4.MATLAB的基本矩阵运算(1)创建数值矩阵a型=1 2 3；4 5 6；7 8 9观察a(3，2)，a(:1)t型=0333610。U=0:0.1:10，观测向量t的值，ua型(:3)=2；3；4；观察矩阵a的变化。b型=1 1 2i；3 4i 3，观察复杂矩阵a=1 2 3；4 5 6；7 8 9a=1 2 34 5 67 8 9a(3，2)ans=8a(:1)ans=147t=0:10t=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10u=0:0.1:10U=轻微a(:3)=2；3；4；aa=1 2 24 5 37 8 4b=1 1 2i；3 4i 3b=1.0000 1.0000 2.0000i3.0000 4.0000i 3.0000(2)生成特殊矩阵a型=1(3，3)；b=零(2，2)；c=眼睛(4)；魔法(4)；观察特殊矩阵a=1(3，3)a=1 1 11 1 11 1 1b=零(2，2)b=0 00 0c=眼睛(4)c=1 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 1魔法(4)ans=16 2 3 135 11 10 89 7 6 124 14 15 1(3)矩阵乘法、乘法、加减、右除和左除运算a型=0 1 0；0 0 1；-6-11-6；b=12；3 4；5 6；c=1 1 0；0 1 1；做矩阵乘法v1=c * a v2=a * b v3=c * a * b v4=b * c V5=c * b矩阵乘法a2 a(1/2)矩阵加法和减法a1=a b*c a2=c*b-a(1:2，1:2) a3=a(1:2，2:3) c*b矩阵右除法(正常除法)a/c矩阵左除法aba=0 1 0；0 0 1；-6-11-6；b=12；3 4；5 6；c=1 1 0；0 1 1；v1=c*av1=0 1 1-6 -11 -5v2=a*bv2=3 45 6-69 -92v3=c*a*bv3=8 10-64 -86v4=b*cv4=1 3 23 7 45 11 6v5=c*bv5=4 68 10a_2安斯|0 0 16 -11 -636 60 25a=(1/2)安斯|0.0000 0.4894 I-0.0000-0.5588 I-0.0000-0.0482 I0