南昌大学matlab实验报告

1、MATLAB与控制系统仿真实验报告班级： 学号： 姓名： 时间： 年 月目 录实验一 MATLAB的环境与基本运算（一） 2实验二 MATLAB的环境与基本运算（二） 8实验三 MATLAB语言的程序设计14实验四 MATLAB的图形绘制 19实验五 基于SIMULINK的系统仿真 24实验六 控制系统的频域与时域分析 29实验七 控制系统PID校正器设计法37实验八 线性方程组求解及函数求极值40南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验项目名称实验一 MATLAB的环境与基本运算（一）二、实验目的1 熟悉MATLA

2、B开发环境2掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算三、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常用命令表1 MATLAB常用命令clc 清除命令窗口中内容clear 清除工作空间中变量help 对所选函数的功能、调用格式及相关函数给出说明lookfor 查找具有某种功能的函数但却不知道该函数的准确名称3.MATLAB变量与运算符31变量命名规则32 MATLAB的各种常用运算符表2 MATLAB算术运算符操作符 功能说明 操作符 功能说明 + 加 矩阵左除- 减. 数组左除* 矩阵

3、乘/ 矩阵右除.* 数组乘./ 数组右除 矩阵乘方 矩阵转置. 数组乘方. 数组转置表3 MATLAB关系运算符操作符 功能说明 = 等于= 不等于 大于= 大于等于A=rand(2,6) %随机生成一个26的矩阵B=rot90(A) %左旋（以第1行第1列为中心逆时针）90C=rot90(fliplr(flipud(A) % 右旋（顺时针）90的命令。A = 0.8147 0.1270 0.6324 0.2785 0.9575 0.1576 0.9058 0.9134 0.0975 0.5469 0.9649 0.9706B = 0.1576 0.9706 0.9575 0.9649 0.2

4、785 0.5469 0.6324 0.0975 0.1270 0.9134 0.8147 0.9058C = 0.9058 0.8147 0.9134 0.1270 0.0975 0.6324 0.5469 0.2785 0.9649 0.9575 0.9706 0.15767求高阶方程的的根，求高阶多项式的值。 p= 3 4 2 1 8; X=roots(p)X = 0.2807 + 1.0987i 0.2807 - 1.0987i -1.2935 -0.6012 z=polyval(p,2)z = 1078创建一个二维数组A（48）。查询数组A第2行、第3列的元素；查询数组A第2行的所有

5、元素；查询数组A第6列的所有元素；查询数组A按列拉长形成新的数组B；查询数组A按行拉长形成新的数组C。 D=0 1 2 3 4 5 6 7 ; 8 9 10 11 12 13 14 15; 16 17 18 19 20 21 22 23 ;24 25 26 27 28 29 30 31 ; DD = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 D(2,3)ans =10 D(2,:)ans = 8 9 10 11 12 13 14 15 D(:,6)ans = 5 1

6、3 21 29 E=D(:) %按列拉长形成新的数组E = 0 8 16 24 1 9 17 25 2 10 18 26 3 11 19 27 4 12 20 28 5 13 21 29 6 14 22 30 7 15 2331 F=D;G=F(:);H=G %按行拉长形成新的数组H = Columns 1 through 17 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Columns 18 through 3217 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31六、实验体会 因为以前就会用matlab处理一些简单的问

7、题，所以这次实验我很快就做完了，但是我深深的知道matlab的功能远远不止着一些，所以学好matlab对以后的工程运用很重要。南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验项目名称实验二 MATLAB的环境与基本运算（二）二、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三、实验基本知识1.MATLAB的基本运算表1 两种运算指令形式和实质内涵的异同表2MATLAB的常用函数四、主要仪器设备及耗材计算机五、实验程序代码及结果1设有3个二维数组A（24），B（24），C（22），参照表1写出所有由

8、2个数组参与的合法的数组运算和矩阵指令及结果。 A=1 2 3 4;5 6 7 8A = 1 2 3 4 5 6 7 8 B=1 5 16 5; 4 65 7 6B = 1 5 58 5 4 65 7 6 C= 1 2; 7 8C = 1 2 7 8 A+Bans = 2 7 61 9 9 71 14 14 A-Bans = 0 -3 -55 -1 1 -59 0 2 A.*Bans = 1 10 174 20 20 390 49 48 A./Bans = 1.0000 0.4000 0.0517 0.8000 1.2500 0.0923 1.0000 1.3333 B.Aans = 1.00

9、00 0.4000 0.0517 0.8000 1.2500 0.0923 1.0000 1.3333 C*Aans = 11 14 17 20 47 62 77 92 C*Bans = 9 135 72 17 39 555 462 83 A/Bans = 0.0529 0.0320 0.1193 0.0961 BAans = 0 0 0 0 0.0758 0.0894 0.1031 0.1167 0.0107 0.0268 0.0428 0.0589 0 0 0 0 CAans = 0.3333 -0.6667 -1.6667 -2.6667 0.3333 1.3333 2.3333 3.3

10、333 CBans = 0 15.0000 -75.0000 -4.66670.5000 -5.0000 66.5000 4.83332、学习使用表2列出的常用函数。 E=diag(1 2 3 4)E = 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 F=eye(4,4)F = 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 H=magic(5)H = 17 24 1 8 15 23 5 7 14 16 4 6 13 20 22 10 12 19 21 311 18 25 2 9 ones(3,4)ans = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 r

11、and(3,4)ans = 0.8462 0.6721 0.6813 0.5028 0.5252 0.8381 0.3795 0.7095 0.2026 0.0196 0.8318 0.4289 randn(3,4)ans = -0.4326 0.2877 1.1892 0.1746 -1.6656 -1.1465 -0.0376 -0.1867 0.1253 1.1909 0.3273 0.7258 zeros(3,4)ans = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 size(ans)ans = 3 43、学习使用表3列出的数组操作函数。 A=1 2 3 4;5 6 7 8;9

12、10 11 12;13 14 15 16A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 diag(A)ans = 1 6 11 16 flipud(A)ans = 13 14 15 16 9 10 11 12 5 6 7 8 1 2 3 4 fliplr(A)ans = 4 3 2 1 8 7 6 5 12 11 10 9 16 15 14 13 reshape(A,2,8)ans = 1 9 2 10 3 11 4 12 5 13 6 14 7 15 8 16 rot90(A)ans = 4 8 12 16 3 7 11 15 2 6 10 14 1 5

13、 9 13 det(A)ans = 4.7332e-030 rank(A)ans = 24、生成下列矩阵，并取出方框内的数组元素 K=1 2 3 4 5;10 9 8 7 6;11 12 13 14 15;16 17 18 19 20;21 22 23 24 25K = 1 2 3 4 5 10 9 8 7 6 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 K(2,2:3) %生成9 8ans = 9 8 K(2:4,4) %生成7,14，19ans = 7 14 19 K(4:5,1:3) %生成16 17 18 ans = 21 22 23 16

14、 17 18 21 22 23六、实验体会 这次实验在以前会用matlab的基础上，再加上课堂的训练，自己这次实验要相对上一次比较顺利，一些基本功能也能更好的掌握。 Matlab的基本运算比较简单，matlab在处理矩阵方面有着得天独厚的优势，所以要好好学习。南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验项目名称实验三 MATLAB语言的程序设计二、实验目的1熟悉MATLAB程序编辑与设计环境2掌握各种编程语句语法规则及程序设计方法 3函数文件的编写和设计 4了解和熟悉跨空间变量传递和赋值 三、实验基本知识1程序流程控制语

15、句 for循环结构语法：for i初值：增量：终值 语句1 语句n end 说明：1i初值：终值，则增量为1。 2初值、增量、终值可正可负，可以是整数，也可以是小数，只须符合数学逻辑。while 循环结构 语法：while 逻辑表达式 循环体语句 end 说明：（1）whiIe结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。若表达式的值为真，执行循环体语句一次、在反复执行时，每次都要进行判断。若表达式的值为假，则程序执行end之后的语句。（2）为了避免因逻辑上的失误，而陷入死循环，建议在循环体语句的适当位置加break语句、以便程序能正常执行。（执行循环体的次数不确定；每一次执行循环体后，一定会

16、改变while后面所跟关系式的值。） （3）while循环也可以嵌套、其结构如下： while逻辑表达式1 循环体语句1 while逻辑表达式2 循环体语句2 end 循环体语句3 end if-else-end分支结构if 表达式 1 语句1 else if 表达式 2(可选) 语句2 else(可选) 语句3 end end 说明：（1）if结构是一个条件分支语句，若满足表达式的条件，则往下执行；若不满足，则跳出if结构。（2）else if表达式2与else为可选项，这两条语句可依据具体情况取舍。（3）注意：每一个if都对应一个end，即有几个if，记就应有几个end。switch-ca

17、se结构语法：switch表达式case常量表达式1 语句组1 case常量表达式2 语句组2 otherwise 语句组n end 说明：（1）switch后面的表达式可以是任何类型，如数字、字符串等。（2）当表达式的值与case后面常量表达式的值相等时，就执行这个case后面的语句组如果所有的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时，则执行otherwise后的执行语句。程序流程控制指令break、return、pause 2函数文件的结构和编写方法 函数只能在函数体内对变量进行操作，也就是只能访问函数本身工作空间中的变量。M函数文件的结构（1） 函数定义行（function） （2） H

18、1行（函数帮助文本的第一行） （3） 函数帮助文本（4） 函数体（5） 注释函数文件编写后，保存时，其文件名必须与函数名相同。注意：函数名不要与MATLAB自身的函数命令相同。四、主要仪器设备及耗材计算机五、实验内容及程序实现1、熟悉MATLAB程序编辑与设计环境2、用for循环语句实现求1100的和clc;sum=0;for i=1:100sum=sum+i;endsum运行结果：sum = 50503用for循环语句实现编写一个求阶乘n!的函数文件 function y=jiecheng(n) sum=1; for i=1:n sum=sum*i end; y=sum; end 调用函数文

19、件结果： y=jieceng(5)y = 1204设y=3,5,7,9,11,16,21,23,25,27，将y向量中属于能整除3的元素传递给向量z。(使用函数rem求余数)。编辑一个函数文件如下function z=fun(x) z=x(rem(x,3) =0); end然后在命令窗口直接调用： z=fun(3,5,7,9,11,16,21,23,25,27)z = 3 9 21 275、已知数组A=2,4,6,8,10，B=4,9,6,7,4,求,其中n=5。程序和结果如下： A=2 4 6 8 10;B=4 9 6 7 4;sum=0;for i=1:5sum=sum+A(i)*B(5-

20、i+1);endsumsum = 184六、实验体会这次实验加深了对该软件的探索，让自己熟悉MATLAB程序编辑与设计环境，一开始我对函数的编写还不太清楚，但是这次实验过后，我对函数程序的编写能力有了一定的提升。掌握编程语句语法规则及程序设计方法、函数文件的编写和设计，对函数的编写都很重要。让自己掌握了基本的编程方法，对以后的matlab的使用都很有帮助。南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验项目名称实验四 MATLAB的图形绘制二、实验目的1、学习MATLAB图形绘制的基本方法； 2、熟悉和了解MATLAB图形绘制

21、程序编辑的基本指令； 3、熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面，并添加图形的各种标注； 4、掌握plot、subplot的指令格式和语法。三、实验基本原理1、基本的绘图命令plot（x,y,）2、建立图形窗口命令figure（1）；figure（2）；figure(n)打开不同的图形窗口，以便绘制不同的图形。3、grid on：在所画出的图形坐标中加入栅格grid off：除去图形坐标中的栅格。4、hold on：把当前图形保持在屏幕上不变，同时允许在这个坐标内绘制另外一个图形。hold off：使新图覆盖旧的图形。5、axis设定轴的范围axis（xmin xmax ymi

22、n ymax）设定x 轴与y轴的最大、最小坐标。axis(equal)：将x坐标轴和y坐标轴的单位刻度大小调整为一样。6、文字标示l text(x,y,字符串)在图形的指定坐标位置(x,y)处，标示单引号括起来的字符串。l gtext(字符串)利用鼠标在图形的任意位置标示字符串。l title(字符串)在所画图形的最上端显示说明该图形标题的字符串。l xlabel(字符串)，ylabel(字符串)设置x，y坐标轴的名称。l 输入特殊的文字需要用反斜杠（）开头7、subplot（m，n，k）：分割图形显示窗口，在同一个窗口中显示多个图形。l m：上下分割个数l n：左右分割个数l k:：子图编号

23、8、semilogx：绘制以x轴为对数坐标（以10为底），y轴为线性坐标的半对数坐标图形。semilogy：绘制以y 轴为对数坐标（以10 为底），x 轴为线性坐标的半对数坐标图形。四、主要仪器设备及耗材计算机五、实验程序及结果1、绘制下列曲线，要求尽可能多地使用二中所列命令。 x=1:0.1:100;y=x-(x.3)/3;plot(x,y)axis(0,100,-,)gtext(斜率)title(MATLAB实验 )xlabel(时间)ylabel(变化) x=1:0.01:5; y=exp(x.2/2)/2/pi; plot(x,y) grid on t=0:0.1:2*pi;r=1;x

24、=r*cos(t);y=r*sin(t);plot(x,y,*) grid on y=sin(t)sin(9t) t=0:0.1:2*pi; y=sin(t).*sin(9*t); plot(t,y,-r) grid on2绘制二阶系统阶跃响应，综合演示图形标识。六、实验体会这次实验我利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面，并添加图形的各种标注，掌握了一些画图指令格式和语法。画图方面有很多要注意的地方，如果一些很小的细节没有注意，也会导致画图的失败，或者画出来的图形不符合我们的需要。所以重在细节。南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验项目名称实验五 基于SIMULINK的系统仿真二、实验目的1熟悉SIMULINK 工作环境及特点2掌握线性系统仿真常用基本模块的用法3掌握SIMULINK 的建模与仿真方法4子系统的创建和封装设计三、实验基本原理1了解SIMULINK模块库中各子模块基本功能 2SIMULINK 的建模与仿真方法（1）打开模块库，找出相应的模块。鼠标左键点击相应模块，拖拽到模型窗口中即可。（2）创建子系统：当模型大而复杂时，可创建子系统。（3）设置仿真控制参数。四、主要仪器设备及耗材计算机五、实验程序及结果1、SIMULINK仿真实际应用（1） 双环调速的电流环系统的方框图模型