华夏collegeMATLAB计算机仿真课程实验指导书2010

1、 实验1 数据和函数的可视化实验要求 掌握二维、三维绘图指令；掌握图形标识和精细指令；学习用编程器编程、程序调试、程序保存和运行程序进行仿真实验内容在例33的程序的基础上，加入坐标控制、分格线和图形标识等指令，并运行；在例35的程序的基础上，采用精细指令，并加入必要的文本，运行；绘制如下函数的立体网状图和立体曲面图； 参考程序%dfx=linspace(-2,2,25) ;%在X轴上取25个点y=linspace(-2,2,25) ; %在Y轴上取25个点xx,yy=meshgrid(x,y); %xx和yy都是2525的矩阵zz=xx.*exp(-xx.2-yy.2);%zz也是2525的矩

2、阵figure(name,立体网状图,. numbertitle,off);mesh(xx,yy,zz); %绘制立体网状图title(立体网状图);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);figure(name,立体曲面图,. numbertitle,off);surf(xx,yy,zz); %title(立体曲面图);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);绘制peaks函数的各种效果图用编程器编辑如下程序，加入注释，分析运行结果；%三维空间立体绘图基本指令演示figure(1)peaks; %直接绘制peaks函数x,y,z=peaks; %对pe

3、aks函数取点figure(2)meshc(x,y,z); %同时绘出网状图和等高线axis(-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf)title(同时绘出网状图和等高线)figure(3)contour3(peaks,25); %绘出曲面在三维空间中的等高线axis(-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf)title(曲面在三维空间中的等高线)figure(4)contour(peaks,25); %绘制等高线在XY平面的投影axis(-inf,inf,-inf,inf)title(等高线在XY平面的投影)figure(5)meshz(x,y,z); %将曲面加上围

4、裙axis(-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf)title(曲面加上围裙)figure(6)waterfall(x,y,z); %在X方向加上水流效果axis(-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf)title(在X方向加上水流效果)figure(7)waterfall(x,y,z); %在Y方向加上水流效果axis(-inf,inf,-inf,inf,-inf,inf)title(在Y方向加上水流效果)实验报告要求按自己的设想编制程序，给出每句程序的注释；附上仿真的结果；实验2 动态系统的时域仿真实验要求 建立动态系统的数学模型，掌握数学模型的MATLAB语言

5、表示和模型转换；掌握时域仿真的方法和主要的仿真指令；学习用编程器编程、程序调试、程序保存和运行程序进行仿真。实验内容第1项：系统阶跃响应编写一个简单的M文件，计算二阶动态系统的阶跃响应，值从0.1到1，且绘制出一簇阶跃响应曲线。二阶动态系统的数学模型如下： 分别设固有频率为1、2。参考程序：%progsy21.mw=1;y=zeros(200,1);i=1;num=w*w;for zeta=0.1:0.1:1 den=1,2*zeta*w,w*w; t=0:0.1:19.9; y(:,i)=step(num,den,t); i=i+1;endmesh(fliplr(y),120 30)zlab

6、el(Y)ylabel(t)xlabel(zeta)grid实验报告要求按自己的设想编制程序，给出每句程序的注释；附上仿真的结果；回答问题：如果想在窗中输入固有频率，应如何修改程序？第2项：系统建模、模型转换及仿真用MATLAB语言表示图示系统的模型，并给出三种模型的具体表达；进行单位阶跃响应和周期为30s的方波响应。参考程序：%progsy22.mclear,clf%建模和模型转换G1=tf(1,0.5,1,0.1);G2=tf(20,conv(conv(1,0,1,2),1,20);sys=feedback(G1*G2,1,-1)sysz=zpk(sys) %转换为零极点模型syss=ss

7、(sys) %转换为状态空间模型%单位阶跃响应figure(1)step(sys);%方波响应figure(2)u,t=gensig(square,30,90); %产生周期30s的方波lsim(sys,r,u,t) %方波响应hold onplot(t,u,-.)hold offtext(1.3,0.8,输入rightarrow)text(5.4,0.8,leftarrow输出)实验报告要求绘制系统框图，写清实验内容；写出编制的程序，并附上仿真的结果；回答问题：为什么输入的方波信号选择30s的周期？实验3 动态系统的频域仿真实验要求 掌握频域仿真的方法和主要的仿真指令；实验内容第1项：系统频

8、率特性分析已知单位负反馈系统的开环传递函数为 绘制当=5、30时系统的开环Bode图，计算幅值裕度、相位裕度，并分析对应闭环系统的稳定性；利用图形属性功能，在开环Bode图上，显示幅值裕度、相位裕度；绘制对应闭环系统的阶跃响应曲线，显示动态性能参数。参考程序： 教材中，例73、4、5的程序。实验报告要求写出编制的程序，并附上仿真的结果；第2项：系统分析图形用户界面使用练习已知单位负反馈系统的开环传递函数为 利用系统分析图形用户界面LTI View，分析系统的脉冲响应、阶跃响应和频率特性。 参考程序： %建立系统模型(K=20)Gk=zpk(-5 -40,0 -0.1 -20 -20,20);

9、%建立系统闭环模型sys=feedback(Gk,1,-1);%进入LTI View仿真环境Ltiview操作步骤： 在LTI View窗口中，点击菜单File，选择Import项，弹出 LTI 浏览器； 在LTI 浏览器中，选择需要分析的系统；在图形窗口内右击，弹出现场菜单，可通过选择进行各种分析；在LTI View窗口中，点击菜单Edit，选择Plot Configurations项，弹出Plot Configurations（图形配置）窗口，选择需要的图形窗口数，点击OK；在LTI View多窗口中，在Response type（响应类型）框中，选择对应的响应。在图形窗口内右击，弹出现场

10、菜单，可进行分析或设置。实验报告要求写出编制的程序，写出操作步骤、过程并附上仿真的结果。实验4 动态系统的Simulink仿真实验要求熟悉主要模块库中的模块；熟悉Simulink仿真框图的绘制方法，初步掌握常用模块的参数设置方法；实验内容第1项：系统的频率响应演示 绘制图示框图，改变输入正弦信号的频率进行频率响应演示。改变系统的前向通道中的传递函数进行频率响应分析。实验报告要求绘出自己绘制的仿真框图，并附上仿真的结果； 分析频率响应的特点。第2项：曲柄滑块机构的运动学仿真（参考教材第199页） 图947为一标有连接件编号和位置角度的曲柄滑块机构示意图。连杆的长度r2、r3已知，曲柄输入角速度或

11、角加速度已知。 实验报告要求: (1)绘制自己绘制的仿真框图,并附上编写的程序和仿真的结果(2)如果将simulink模型中的示波器改为TO workspace 模块,其他参数不变,绘制以滑块位移,速度为纵坐标的运动曲线 第3项：直流电动机闭环调速系统框图仿真已知晶闸管直流电动机单闭环调速系统的动态结构图，如下图所示。其中，电枢电阻Ra0.5，系统主电路总电阻R1，额定磁通下的电机电动势转速比Ce0.1925V.min/r，电枢回路的电磁时间常数Ta0.017s，系统运动部分飞轮矩相应的机电时间常数Tm0.075s，系统测速反馈系数Kt0.01178V.s /min，整流触发装置的放大系数Ks44，三相桥平均失控时间Ts0.00167s， 比例放大器的放大系数Kp10。 试绘制出该系统的单位阶跃响应曲线；将比例放大器改为比例积分调节器，它的两个系数T10.049s，T20.088s。试绘制出该系统单位阶跃响应曲线；以及在扰动信号作用下的单位阶跃响应曲线和脉冲响应曲线；将输入改成阶跃信号发生器，扰动输入改成脉冲输入，输出用示波器显示，进行仿真。参考程序：%progsy4.mRa=0.5;R=1;Ce=0.19