MATLAB实训报告

1、徐律 1002100405电气工程学院自动化102班 2012年12月21日实验一 matlab环境的熟悉与基本运算一、实验目的1熟悉matlab开发环境2掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本知识1. 熟悉matlab环境matlab桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。2. 掌握matlab常用命令3. matlab变量与运算符 变量命名规则如下：（1） 变量名可以由英语字母、数字和下划线组成 （2） 变量名应以英文字母开头 （3） 长度不大于31个 （4） 区分大小写matlab中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。matlab运

2、算符，通过下面几个表来说明matlab的各种常用运算符表2 matlab算术运算符表3 matlab关系运算符表4 matlab逻辑运算符表5 matlab特殊运算4. matlab的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式5. matlab的基本运算表7 两种运算指令形式和实质内涵的异同表6. matlab的常用函数表8 标准数组生成函数表9 数组操作函数三、实验内容1、新建一个文件夹（自己的名字命名）2、启动matlab6.5，将该文件夹添加到matlab路径管理器中。 3、保存，关闭对话框4、学习使用help命令，例如在命令窗口输入help eye，然后根据帮助说明，

3、学习使用指令eye（其它不会用的指令，依照此方法类推）6、初步程序的编写练习，新建m-file，保存（自己设定文件名，例如exerc1、exerc2、exerc3?），学习使用matlab的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。注意：每一次m-file的修改后，都要存盘。练习a：（2） 学习使用clc、clear，了解其功能和作用。答：clc是清除命令窗体内容 clear是清除工作区间（3） 输入c=1:2:20，则c（i）表示什么？其中i=1,2,3,?,10。由实验结果可以得知，c=1:2:20是产生从1到20累加2取数得到一个数组c，依次为1、3、5?17、19。c（

4、i）表示的是数组中的第几个数。篇二：matlab实习报告电气信息工程学院计算机仿真课程实习报告课题名称：基于matlab的过程控制系统的设计专 业：姓 名：班级学号：指导教师：成 绩：二一一年六月二十四日目 录1. matlab简介 . 11.1. matlab的特点 . 11.2. matlab的功能 . 11.3. matlab语言的优点 . 22. 计算机仿真课程实习的目的 . 23. 过程控制系统的设计 . 23.1. 过程控制系统的性能分析 . 23.2. pid控制器的设计 . 33.2.1. pid控制器的基本原理 . 33.2.2. pid控制器参数的整定 . 53.2.3.

5、仿真及结果分析 . 73.3. smith预估补偿器的设计 . 83.3.1. smith预估补偿器的基本原理. 83.3.2. 仿真及结果分析 . 84. 计算机仿真课程实习的心得体会 . 95. 参考文献. 101. matlab简介matlab是美国math works公司推出的一个高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。 matlab的推出得到了各个领域的广泛关注，其强大的扩展功能为各个领域的应用提供了基础。由各个领域的专家学者相继推出了matlab工具箱，其中控制类的主要有信号处理、控制系统、神经网络、图像

6、处理等。借助matlab的这些工具箱，人们可直观、方便地进行分析、计算及设计工作，从而大大节省了时间，并能很快地设计出更多的解决方案来确保未来更多的技术需要。matlab名字由matrix和 laboratory 两词的前三个字母组合而成。20世纪七十年代后期时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的cleve moler教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了用fortran编写的萌芽状态的matlab。经几年的校际流传，在little的推动下，由little、moler、steve bangert合作，于1984年成立mathworks公司，并把matlab正式推向市场。1.1. matl

7、ab的特点功能强大的数值运算语言简洁紧凑先进的资料视觉化功能开放及可延伸的架构丰富的程式工具箱移植性和开放性好语句简单，内涵丰富高效方便的矩阵和数组运算方便的绘图功能1.2. matlab的功能matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。1.3. matlab语言的优点用matlab编程运算与人进行科学计算思路和表达方式一样，所以用matlab进行运算和在草稿纸上演算数学题一样方便。matlab既像一种万能的，科学的数学运算“演算纸”，又像一种万能的计

8、算器一样方便快捷。matlab大大降低了对使用者的数学基础和计算机语言知识的要求，即使用户不懂c或fortran这样的程序设计语言，也可使用matlab轻易地再现c或fortran语言几乎全部的功能，从而设计出功能强大，界面好，稳定可靠的程序，编程效率和计算效率极高。2. 计算机仿真课程实习的目的（1）、熟悉matlab语言的使用，学习并掌握程序的编写和调试过程。（2）、采用matlab完成控制系统的建立、分析和设计仿真，了解和掌握matlab对控制系统的分析和设计的原理。3. 过程控制系统的设计3.1. 过程控制系统的性能分析原系统simulink仿真模型框图：图3-1单位阶跃响应曲线3.2

9、.3.3.10.8输出0.60.40.2001020304050时间60708090100图3-2延迟环节对系统性能的影响：当过程控制系统存在大纯延迟环节时，会使系统的闭环特征方程式包含纯延迟因子，这就必然导致系统的稳定性降低。特别是，当延迟时间足够长时，还可能造成系统的不稳定。结论：由图象可知，原系统超调量较大，调节时间长，稳定性较差，需要通过设计使系统响应更加迅速。3.4. pid控制器的设计3.4.1. pid控制器的基本原理pid 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让

10、系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，pid控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个pid反馈回路却可以保持系统的稳定。篇三：matlab实验报告matlab程序设计语言实验报告姓 名 _学 号 _日 期 _实验一 matlab的基本使用一、 实验目的1. 了解matalb程序设计语言的基本特点，熟悉matlab软件的运行环境；2. 掌握变量、函数等有关概念，掌握m文件的创建、保存、打开的方法，初步具备将一般数学问题转化为对应计算机模型处理的能力；3.

11、 掌握二维图形绘制的方法，并能用这些方法实现计算结果的可视化。二、 matlab的基础知识通过本课程的学习，应基本掌握以下的基础知识：一. matlab简介二. matlab的启动和退出三. matlab使用界面简介四. 帮助信息的获取五. matlab的数值计算功能六. 程序流程控制七. m文件八. 函数文件九. matlab的可视化三、上机练习1. 仔细预习第二部分内容，关于matlab的基础知识。2. 熟悉matlab环境，将第二部分所有的例子在计算机上练习一遍?123?987?3、已知矩阵a?456,b?654。求a*b，a .* b，比较二者结?789?321?果是否相同。并利用ma

12、tlab的内部函数求矩阵a的大小、元素和、长度以及最大值。解：>> a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;>> b=9 8 7;6 5 4;3 2 1;>> a*bans =30 24 1884 69 54138 114 90>> a.*bans =9 16 2124 25 2421 16 9 两者结果不同>> m,n=size(a)m =3n =3>> b=sum(a)b =12 15 18>> a=length(a)a =3>>max(a)ans =7 8 94、fibonacci数组的元素满

13、足fibonacci规则：ak?21） 在命令窗口中完成；2） 利用m文件完成；3） 自己定义一个函数文件，并在命令窗口中调用该函数完成。 ?ak?ak?1,(k?1,2,?)；且a1?a2?1。现要求该数组中第一个大于10000的元素。解>> a1=1;>> a2=1;>> b=0;>> while b<10000b=a1+a2;a1=a2;a2=b;end>> bb =109465.在同一个图形窗口的两个子窗口中分别画出?虚线）和x) x)（红色、48?（蓝色、星号）的波形。要求有标题，x、y轴有标注。解：>>

14、x=-10:0.1:10;y1=cos(pi/4)*x);subplot(2,2,1),plot(x,y1,r:)xlabel(x1)ylabel(y1=cos(pi/4)*x)title(余弦函数)>> x=-10:0.1:10;y2=cos(pi/8)*x);subplot(2,2,2),plot(x,y1,b-.p)xlabel(x2)ylabel(y2=cos(pi/8)*x)title(余弦函数)图形：四、1、2、3、五、简述本次实验的体会和建议。 思考题 在语句末加分号“；”和不加分号有什么区别？ m文件和函数文件有什么异同之处？ 矩阵乘（*）和数组乘（.*）有何不同？

15、实验二 信号的表示及可视化一、实验目的1. 掌握连续信号的matlab表示方法（表达式及图形描述）；2. 掌握离散序列的matlab表示方法（表达式及图形描述）；二、实验原理在matlab中通常用两种方法来表示信号，一种是向量表示信号，另一种则是用符号运算的方法来表示信号。用适当的matlab语句表示出信号后，我们就可以利用matlab的绘图命令绘出直观的信号波形。（一.） 连续时间信号的表示及可视化1. 向量表示法：对于连续时间信号f(t)，我们可以用两个行向量f和t来表示，其中t向量是形如t=t1:p:t2的matlab命令定义的时间范围向量，t1为信号起始时间，t2为终止时间，p为时间间

16、隔。向量f为连续信号f(t)在向量t所定义的时间点上的样值。2. 符号运算表示法：如果信号可以用一个符号表达式来表示它，则我们可用ezplot命令绘制出信号的波形。3. 常用连续信号的表示1）单位阶跃信号单位阶跃信号的定义为：?(t)?1t?0?0t?0一种得到单位阶跃信号的方法是在matlab的symbolic math toolbox中调用单位阶跃函数heaviside，这样可方便地表示出单位阶跃信号。但是，在用函数 ezplot实现其可视化时，就出现一个问题：函数ezplot只能画出既存在于symbolic math工具箱中，又存在于总matlab工具箱中的函数，而heaviside函数

17、仅存在symbolic math toolbox中，因此，就需要在自己的工作目录work下创建heaviside的m文件，该文件如下：function f=heaviside(t)f=(t>0); %t>0时f为1，否则为0正确定义出该函数并保存运行后，就可调用该函数了。（二.） 离散时间信号的表示及可视化1. 一般离散信号的表示：一般说来，离散时间信号用f(k)表示，其中变量k为整数，代表离散的采样时间点。在matlab中，用一个向量f即可表示一个有限长度的序列。但是，这样的向量并没有包含其对应的时间序号信息。所以，要完整地表示离散信号需要用两个向量。2. 典型离散序列的表示篇四

18、：matlab实训报告matlab语言编程实训报告题目年 级 2008 专 业 电子信息工程目录第一章 绪论 . 21.1 本设计课题目的及意义，重点解决的问题 . 21.1.1 matlab在信号与系统中应用的目的及意义 . 21.1.2 重点解决的问题 . 21.2 课题的社会和技术背景 . 21.3 实现的具体功能 . 3第二章 课题的基本概念和原理 . 42.1. matlab的概念 . 42.2. 信号与系统的概念 . 42.3. 信号与系统分析的基本内容与方法 . 52.4. 离散系统的基本概念 . 63. 5连续系统模型及表示 . 6第三章 系统设计和实现 . 74. 1采用的软

19、件及开发平台 . 74.1. 1系统设计软件 . 7开发平台和编程环境 . 75. 2系统的详细设计 . 85.1. 1建模 . 85.2. 2解决方法 . 96. 3系统设计的亮点 . 9第四章 结束语 . 10参考文献 . 11第一章 绪论1.1 本设计课题目的及意义，重点解决的问题1.1.1 matlab在信号与系统中应用的目的及意义matlab在信号与系统中应用能够让学生熟悉matlab软件平台、工具箱、高效的数值计算及符号计算功能。熟悉matlab软件的信号处理编程方法和结果的可视化。了解数字信号处理的计算机仿真方法。进一步加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解。matlab软

20、件具有强大的数值分析和计算结果可视化的功能.运用matlab软件,通过一个应用实例,将信号与系统课程的理论与实践教学有机地结合,有效地解决了教学中的难点问题,说明了matlab软件在信号与系统课程的实践教学中具有重要的实际意义1.1.2 重点解决的问题matlab的基本使用方法，matlab的预定义函数，如何用matlab绘图，如何在matlab中编程，基于matlab的矩阵运算、符号运算、数值分析等。1.2 课题的社会和技术背景长期以来，“信号与系统”课程一直采用黑板式的单一的教学方式，学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容，对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重影响

21、和制约了教学效果。由于黑板式教学，课程中大量信号分析结果缺乏可视化的直观表现，学生自己设计的系统也不能直观的得到系统特性的可视化测试结果，学生将大量的精力和时间用于繁杂的手工教学运算，而未理解所得结果在信号处理中的实际应用。因此，该课程迫切需要进行教学方法和手段的改革，即在改进教学方法和调整教学内容的同时，实现在实验环境中，以计算机为辅助教学手段，用信号分析的软件帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模即仿真调试，培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力，为学习后继专业课打下坚实的基础。国际上公认的优秀科技应用软件matlab的出现给“信号与系统”课程的计算机辅助教学带来了福音，是利用

22、计算机辅助学生完成“信号与系统”课程的数值计算、信号与系统分析的可视化建模即仿真调试成为可能。该软件由公司于1984年推出，经过十几年的发展和完善，目前已成为科技界最流行的应用软件。它的主要特点是：（1） 高效的数值计算及符号计算功能，使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来。（2） 完善图像处理功能，实现计算结果和编程的可视化。（3） 友好的用户界面即接近数学表达式的自然化语言，使学着易于学习和掌握。（4） 功能丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱），为用户提供了大量方便实用的处理工具。matlab的上述特点,使他深受工程技术人员及科技专家的欢迎，并很快成为应用科计机辅助分析设计、仿真、教学等领域

23、不可缺少的基础软件。目前，在国外高校，matlab已成为本科生、研究生必须掌握的基础软件，国内一些理科院校也已经或正把matlab作为学生必须掌握的一种软件。近年来国内大专院校的计算机应用环境和设备均有了较大的完善，许多学生家庭拥有个人计算机。这使得matlab应用的硬件有了保证。同时matlab教学版的推出也大大促进了matlab的推广使用。1.3 实现的具体功能自上而下的编程方法，不仅适用于编程，而且适用于我们做事。具体步骤为:首先对你所面临的问题进行精确描述，即你遇到的到底是什么问题。然后定义输入输出量，即我们的目的和现有的条件。之后设计算法，逐层分解，逐步求精，这是做事谋的一个过程，大

24、部分人做事出错就在这个地方，懒得到逐层分解，逐步求精，总是妄想一步登天。再把算法转化为matlab语言，这一步是踏踏实实做的过程，没有这一步你什么也做不成。最后检测程序，我们做的东西是否正确，不正确检测错误。这一步是需要耐心的，不要怕错误，每一次检测都会让你提高。做事时，不要因一些错误而停止不前。该课题研究的是线性时不变系统的一般数学模型和求解方法。具体为描述一个二阶线性时不变连续系统的微分方程，然后求出系统的零状态响应。第二章 课题的基本概念和原理2.1 matlab的概念1matlab 为美国mathworks公司1984年正式推出的一套高性能的数值分析和计算软件，其功能不断扩充，版本不断

25、升级，1992年推出划时代的4.0版，1993年推出了可以配合microsoft windous使用的微机版，95年4.2版，97年5.0版，99年5.3版，5.x版无论是界面还是内容都有长足的进展，其帮助信息采用超文本格式和pdf格式，可以方便的浏览。至2001年6月推出6.1版，2002年6月推出6.5版，继而推出版, 2004年7月matlab7和simulink6.0被推出，目前的最新版本为7.1版。matlab将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起，为用户提供了一个强有力的科学及工程问题的分析计算和程序设计工具，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时

26、控制等功能，是具有全部语言功能和特征的新一代软件开发平台。6.1. 信号与系统的概念2信号(signal)的概念广泛地出现在各个领域中，它以各种各样的形式表现且携带着特定的信息。古战场曾以击鼓鸣金传达前进或撤退的命令，更以烽火作为信号传递敌人进犯的紧急情况。近代，信号的利用更是涉及力、热、声、光、电等诸多方面。就其基本含义而言，信号是用来传递某种消息或信息的物理形式。在通信技术中，通常把语言、文字、图像或数据等统称为消息(message)，信号是消息的表现形式或运载工具，而消息则是信号的具体内容，消息蕴涵于信号之中。与信号密切相关的更广义的概念是信息(information)。信号一般可表示为

27、一个或多个变量的函数。例如，锅炉的温度可表示为温度随时间变化的函数；语音信号可表示为声压随时间变化的函数；一张黑白图片可表示为灰度随二维空间变量变化的函数。篇五：matlab软件实训报告matlab软件实训报告摘 要matlab是一套功能强大的工程技术数值运算和系统仿真软件，它具有矩阵运算、数字信号处理、仿真建模、系统控制和优化等功能，simulink是matlab提供的一种可视化仿真模型库，它使用户能够以模块化设计的方式完成系统的建模和仿真，是科学研究和工程技术人员的得力助手。关键词matlab；运算；编程；作图；simulink系统仿真正 文matlab因其强大的功能而在世界范围内得以流行

28、，特别是在工程领域的应用最为广泛。matlab是一种面向科学与工程的高级语言，由于其集成了许多领域的工具箱，因此又被称为“巨人肩上的工具”。matlab 语言是当今国际上科学界 (尤其是自动控制领域) 最具影响力、也是最有活力的软件。它起源于矩阵运算，并已经发展成一种高度集成的计算机语言。它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能。matlab 语言在各国高校与研究单位起着重大的作用。一、matlab语言简介及软件组成matlab是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。作为强大的科学计算平台，它几乎能够满足

29、所有的计算需求。matlab为用户提供了具有条件控制、函数调用、数据输入输出及面向对象等特性的高层的、完备的编程语言。matlab语言语法简单，程序调试和维护容易，其编程效率远远高于basic、piscal及c等高级语言。新版本的matlab语言是基于最为流行的c语言基础上的，因此语法特征与c语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。具有可移植性好、可扩展性极强等特点，是最为普遍的计算仿真工具之一，所以我们有必要了解和掌握matlab这门语言工具。matlab总体上由三大部分构成，第一部分matlab系统，第二部分是simulin

30、k,第三部分是toolboxes（工具箱）。matlab的系统是matlab的核心，它包括matlab语言、matlab工作环境、句柄图形、matlab数学函数库和应用程序接口等。simulink是用于动态系统仿真的交互系统，它可以对各种动态系统进行建模、仿真和分析。以simulink为核心开发的应用程序集是blocksets(模块库)，它提供了多种多样的功能模块。matlab的工具箱是用来解决各个特定领域问题的函数库，其内容非常广泛，包括控制、通信、信号处理、图像处理、金融、地理等科学研究的各个领域。matlab最初是单纯用于开发矩阵计算的，但经过这些年的迅速发展，matlab已经成为一种高

31、速的工程计算语言，在数值计算、数据处理、自动控制、图像处理、神经网络、小波分析等方面应用广泛。matlab还采用了一组被称为工具箱的特殊应用解答集。matlab的工具箱能够解决许多特殊的问题，例如，信号处理、自动控制、神经网络、模糊逻辑、小波变换、系统仿真等。二、matlab运算在matlab中，所有运算使用的数据都是以数组的形式出现的。最基本的是双精度数组，包括标量（11的矩阵）、行向量（1m）矩阵、列向量（1m）矩阵、矩阵、多维数组，以及字符串数组、单元数组、结构数组等。对matlab的数组可以进行基本的算数运算、逻辑运算、关系运算等。matlab还提供了大量的函数，使得许多的复杂数学运算

32、都可以用简单的matlab语句来实现。而单元数组和结构数组的使用，更增加了matlab处理数据的灵活性。1、用冒号算符生成行向量1,2,3,4,5。在窗口命令中输入：>>a=1:5运行后显示：a=1. 2 3 4 52、多维数组的输入。在窗口命令中输入：>>a(:,:,1)=1,2,3;4,5,6;>>a(:,:,2)=7,8,9;10,11,12;>> a运行后显示：a(:,:,1) =1. 2 34 5 6a(:,:,2) =7 8 910 11 123、矩阵的加法在窗口命令中输入：>> a=1 3 5; 2 4 6,b=-1 0

33、 1;3 6 9,c=a+b运行后显示：a =1. 3 52. 4 6b =- 1 0 13 6 9c =0 3 65 10 154、matlab求绝对值法。找出数组 a=-4 -2 0 2 4;-3 -1 1 3 5中所有绝对值大于3的元素。在命令窗口中输入：>> a=-4 -2 0 2 4;-3 -1 1 3 5;>> m,n=find(abs(a)>3)运行后显示：m = 1 1 2n = 1 5 55、matlab误差的基本性质与处理。已知24.674,24.675,24.673,24.676,24.671,24.688,24.672,24.674八个测量

34、结果通过matlab求其粗大误差和方差。x=24.674,24.675,24.673,24.676,24.671,24.688,24.672,24.674;% 列出测量列的值geshux=length(x); %求出被测量值的个数pingjunx=sum(x)/geshux; %求出平均数v=x-pingjunx; %求出参与误差sumv=sum(v); %算术平均值的计算校核（求残余误差之和） if(abs(sumv)>geshux*0.001/2)endfangcha=(sum(v.2)/(geshux-1).(1/2); %求方差j=0;for i=1:geshux %判别粗大误差

35、，如果有粗大误差则去除粗大误差。 if (abs(x(1,i)-pingjunx)>2*fangchaflag=1j=j+1;chucha(1,j)=x(1,i);for k=i:(geshux-1)x(1,k)=x(1,(k+1);endgeshux=geshux-1;endend %得到的去除粗大误差之后的测量值个数保存在geshux里。 geshuy=geshux; %重新建立一个矩阵y。if j>0 %如果粗差的个数大于1（存在粗差），则重新计算均值和方差， for i=1:geshuy %并且把剔除粗差后的数据保存在新数组y里。 y(i)=x(1,i);endchuchapingjuny=sum(y)/geshuy;v=y-pingjuny;sumv=sum(v);if(abs(sumv)>geshuy*0.001/2)flag1=1endfangcha=(sum(v.2)/(geshuy-1).(1/2);end %粗大误差保存在cucha里jzfangcha=fangcha/(geshux.0.5); %算术平均值的标准差保存在jzfangcha里。limerror=