matlab辅助程序设计实验指导书2014资料

1、实验一 MATLAB软件的安装和使用一、实验目的1. 熟悉MATLAB的主界面；2. 学会利用MATLAB的联机帮助系统和命令窗口帮助系统；二、实验设备PC机、Windows xp操作系统和MATLAB2010a软件三、实验内容参看课本310内容。实验题目改为“MATLAB软件的安装和使用”实验二 数组和矩阵处理一、实验目的1.掌握数组的相关操作：创建，寻访，运算。 2.掌握矩阵的构建与运算方法及相关函数；3. 掌握多项式的运算方法。二、实验内容（一）matlab中数值运算的基础理论和相关命令“数值运算”是matlab的常用功能，也是其最基础的内容，要认真学习，扎实掌握。参看课本2.1 、2.

2、2、2.5 和2.6节的内容，掌握矩阵和数组，多项式，元胞数组和结构数组的相关操作和简单应用并运行书中例题，细心体会。（二）数值运算中常见问题处理1. 设，求解下列问题：（1）3×a （2）a+b（3）a *d （4）a.*d（5）a b （6）a. b（7）a. b （8）矩阵a的逆阵2. 设三阶矩阵A，B，满足，其中请求出矩阵B，并代入关系式进行验证。3. 已知矩阵计算：（1）A(:,1)（2）A(2,:)（3）A(:,2:3)（4）A(:,1:2:3)（5）eye(size(A),A'zeros(size(A),A25. 求解下列方程（1） （2）6. 设矩阵a、b、c

3、和d的定义如下：；，试判断下列表达式的值：（1）（2）（3）实验三 数值运算和特殊矩阵的设计（matlab符号计算）一、实验目的1. 掌握符号变量及符号表达式的构建；2. 掌握符号表达式的运算方法及相关函数。二、实验内容（一）matlab符号运算的基本知识和相关命令Matlab的数学运算分为数值运算和符号运算。符号运算具有以下特点：一、运算以推理解析的方式进行，因此不受计算误差积累问题困扰；二、符号计算，或给出完全正确的封闭解，或给出任意精度的数值解（当封闭解不存在时）；三、符号计算指令的调用比较简单，经典教科书公式相近；四、计算所需时间较长，有时难以忍受。涉及符号计算的指令使用、运算符操作、

4、计算结果可视化、程序编制以及在线帮助系统都是十分完整、便捷的。认真学习课本3.1，3.2，3.3，3.4和3.6各节内容，掌握符号运算的相关知识，运行书中例题。（二）matlab符号运算常见问题处理1. 创建符号表达式，并计算该符号表达式在、处的值。2. 设为符号变量，试进行如下运算：（1）（2）（3）对进行因式分解3. 求下列表达式的极限（1）求当时的极限（2）求当时的极限4. 求下列表达式的积分（1）（2）（3）5. 求下列表达式的微分（1）计算的2次微分（2）计算的5次微分6. 利用符号运算计算级数之和。7. 求解下列方程组8. 计算下列微分方程（1）求的通解（2）求，实验四 图形设计及

5、界面设计一、 目的与要求（1） 熟练掌握matlab二维曲线的绘制和修饰。（2） 掌握三维图形的绘制。（3） 熟练掌握句柄图形的概念和GUI设计。二、实验设备PC机、Windows xp操作系统和MATLAB2010a软件三、内容与步骤（一）图形设计及界面设计的基础知识MATLAB作为世界顶级的数值计算工具软件具有极其强大的数据可视化功能，可制作具有出版质量图形。详细介绍MATLAB这一部分的内容的书籍有matlab图形与动画设计（国防工业出版社），基于matlab的计算机图形与动画技术（清华大学出版社）。认真学习课本4.1（重点），4.3中的4.3.1，4.3.2两节，以及4.7。（二）简单

6、的图形设计及界面设计参看课本336页内容，将课本中的题目改成“图形设计及界面设计”实验五 程序设计一、目的与要求1、 掌握MATLAB程序设计的流程和M文件的结构2、 掌握循环语句、条件转移试探结构的使用方法3、掌握内联函数的创建、查看和调用方法二、实验设备PC机、Windows xp操作系统和MATLAB2010a软件三、内容与步骤（一）matlab程序设计基本知识Matlab编程属于面向对象编程，Matlab的编程语言称为m语言。学习matlab程序设计对灵活运用matlab解决实际问题，充分调动起科学技术资源十分有用。 认真学习课本中5.1（5.1.7不看），5.2，5.3，5.4，5.

7、6中的内容，掌握matlab程序设计的相关知识，。 （二）简单的matlab程序设计1、实验内容（1）使用forend循环编程求出1+3+5+99的值。（2）使用forend循环将单位阵zeros(6,1)转换为列向量（3）采用whileend结构，求y<3时的最大n值和y值。（4）采用条件转移ifelseend结构根据不同的分段表达式，绘制分段函数曲线。（5）用switchcase开关结构得出各月份的季节.（6）if与break命令结合，停止while循环。计算 值，当y>=3时终止计算。2.在M文件编辑/调试器窗口编写计算二阶系统时域响应的M函数文件，并在MATLAB命令窗口中

8、调用该文件,如：。在MATLAB命令窗口输入以下命令，则会出现f的计算值和绘制的曲线：>>f=Ex0512(0.3)3、内联函数的创建把sin(x)*exp(-z*x)作为内联函数（1）创建内联函数>> f=inline('sin(x)*exp(-z*x)','x','z')（2）调用函数f >> y=f(5,0.3)（3）查看内联函数的信息>> char(f)（4）使内联函数f转换为适合于数组运算>> ff=vectorize(f)（5）执行内联函数。>>x=0:0.1:2

9、0;>>z=0:0.05:10;>>y=feval(ff,x,z)实验六 工具箱的使用一、目的与要求1、掌握MATLAB常用的工具箱2、掌握在simulink下连续和离散系统的设计方法3、掌握在simulink下连续系统的仿真过程4、掌握在simulink下离散系统的仿真过程二、实验设备PC机、Windows xp操作系统和MATLAB2010a软件三、实验内容与步骤（一）simulink的基本操作认真学习课本7.1，7.2，7.3，7.4，7.5节的内容。（二）simulink的简单应用本部分内容可以参看以下操作练习，也可参看课本中的实验7练习。1 Simulink文

10、件操作1：创建一个正弦信号的仿真模型 输出结果如下图：2. 从工作空间获取数据（From Workspace）。从工作空间获取数据模块的输入信号源。在工作空间计算变量t和y，将其运算的结果作为系统的输入。>> t=0:0.1:10;>> y=sin(t);>> t=t'>> y=y' 3 从文件获取数据（From file）。从文件获取数据是指从mat数据文件中获取数据。将下面例子中的数据保存到.mat文件。>> t=0:0.1:2* pi;>> y=sin(t);>> y1=t;y;>&

11、gt; save Ex0702 y1 %保存在“Ex0702.mat”文件中将“From File”模块的“参数设置”对话框打开，在“File name”栏填写“Ex0702.mat”，单击“OK”按钮。用示波器作为接收模块，可以查看输出波形。 4 传递函数（Transfer function）。传递函数模块是用来构成连续系统结构的模块，其模块参数对话框如图所示。 例如 ：建立二阶系统的仿真模型。（1）在“Sources”模块库选择“Step”模块，在“Continuous”模块库选择“Transfer Fcn”模块，在“Math Operations”模块库选择“Sum”模块，在“Sinks

12、”模块库选择“Scope”模块。（2）连接各模块，从信号线引出分支点，构成闭环系统。（3）设置模块参数，打开“Sum”模块“参数设置”对话框，如图7.22所示。将“Icon shape”设置为“rectangular”，将“List of signs”设置为“|+-”，其中“|”表示上面的入口为空。5 S函数 在Simulink中选择“User-Defined Functions”模块库，如图7.54所示有多种可供用户自定义的模块。创建单级倒立摆系统simulink模型，并使用S函数构建自定义函数。单级倒立摆的动力学方程为：其动力学方程转化为状态方程为：(1) 创建模型在命令行下输入：>

13、> edit sfuntmpl（2）修改函数function sys,x0,str,ts,simStateCompliance = sfun_pendulum(t,x,u,flag)fd=0.8;fg=9.8;m=0.2;switch flag, case 0, sys,x0,str,ts,simStateCompliance=mdlInitializeSizes;%修改该函数输入参数 case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u,fd,fg,m);%修改该函数输入参数 case 2, sys=mdlUpdate(t,x,u); case 3, sys=mdlOutp

14、uts(t,x,u); case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u); otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag);end根据输入参数个数修改初始化函数“mdlInitializeSizes”：function sys,x0,str,ts,simStateCompliance=mdlInitializeSizessizes = simsizes;sizes.NumContStates = 2;%修改状态参数为2个sizes.NumDiscStates = 0;s

15、izes.NumOutputs = 1;%修改输出参数为1个sizes.NumInputs = 1;%修改输入参数为1个sizes.DirFeedthrough = 0;sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes);x0 = 0;0;str = ;ts = 0 0;simStateCompliance = 'UnknownSimState'微分函数表示了状态变量之间的关系，修改微分函数“mdlDerivatives”如下：function sys=mdlDerivatives(t,x,u,fd,fg,m)dx(1)=x(2);dx(2)=-fd*x(2)-m*fg*sin(x(1)+u;sys = dx;修改输出函数“m