MATLAB与数值分析第一次实验教学及内容

1、第一实验教学的具体安排：第一次实验教学分为两大部分：（1） MATLAB软件操作及程序设计；（2）Simulink 的建模与仿真。第一部分： MATLAB 软件操作及程序设计实验内容：具体实验要求及相关内容见实验一 实验时间：第六周的周一到周四晚上 19:0022:00 实验方式： 混合班， 学生按照自己的时间自由安排 （但必须带本人学生证进行签 名）实验指导教师：王刚、陶冰洁、程建实验地点：科B四楼机房（科B453,科B457,科B459）第二部分： Simulink 的建模与仿真 实验内容：具体实验要求及相关内容见实验二和实验三 实验时间：第七周的周一到周四晚上 19:0022:00 实验

2、方式： 混合班, 学生按照自己的时间自由安排 （但必须带本人学生证进行签 名）实验指导教师：王刚、陶冰洁、程建实验地点：科B四楼机房（科B453,科B457,科B459）实验一： MATLAB 软件平台与程序设计实验实验课时数： 4 学时一、实验的性质和任务通过上机编程实验，使学生熟悉对MATLAB软件平台的使用，使学生掌握MATLAB勺编程技巧，让学生对MATLAB件平台在科学计算中的重要作用有深入 了解。二、教学内容和要求1. 熟练掌握矩阵的生成、加、减、乘、除、转置、行列式、逆、范数等运算操 作。(用 .m 文件和 Matlab 函数编写一个对给定矩阵进行运算操作的程序)2. 熟练掌握算

3、术符号操作和基本运算操作，包括矩阵合并、向量合并、符号转 换、展开符号表达式、符号因式分解、符号表达式的化简、代数方程的符号解析 解、特征多项式、函数的反函数、函数计算器、微积分、常微分方程的符号解、 符号函数的画图等。(用.m文件编写进行符号因式分解和函数求反的程序)3. 掌握 Matlab 函数的编写规范。4. 掌握 Matlab 常用的绘图处理操作，包括：基本平面图、图形注释命令、三维曲线和面的填充、三维等高线等。(用.m文件编写在一个图形窗口上绘制正弦和 余弦函数的图形，并给出充分的图形注释)5. 熟练操作 MATLAB 软件平台，能利用 M 文件完成 MATLAB 的程序设计。三、实

4、验涉及的核心知识点MATLAB 软件平台的基本操作、 M 文件编写、 MATLAB 程序设计四、实验重点与难点矩阵运算和 Matlab 编程五、程序设计实验题目1. 编程实现以下数列的图像，用户能输入不同的初始值以及系数。并以 x， y 为 坐标显示图像x(n+1) = a*x( n)-b*(y( n)-x( n)2);y( n+1) = b*x( n)+a*(y( n)-x( n)2)2. 编程实现奥运 5 环图像，允许用户输入环的直径。3. 实现对输入任意长度向量元素的冒泡排序的升序排列。 不允许使用 sort 函数实验二Simulink基本操作与简单模型创建实验课时数：2学时一、实验的性

5、质和任务通过上机实验，使学生掌握 Simulink的基本操作和模型窗口，能进行简单 的模型创建和系统仿真。二、教学内容和要求1. 产生幅值、频率为2,基准为0.5的正弦波信号。2. 产生传递函数:32Hi(s)2 s3 s2 5s 13 2s3 12s2 3s 1H2(S)=4.5(S -1)(S 2)S(S -3 2i)(S-3 -2i)(S 1)3. 食饵-捕食者模型：设食饵(如鱼、兔等)数量为x(t)，捕食者(如鲨鱼、狼等)数量为y(t)，有/ X = x (r - ay )y = y ( - d bx )设 r=1，d=0.5, a=0.1，b=0.02, x(0)=25，y(0)=2

6、。求 x(t)，y(t)和 y(x)的图形。三、实验涉及的核心知识点Simulink的基本操作、模型创建四、实验重点与难点算法设计和Matlab编程。实验三复杂系统建模与子系统创建实验课时数：2学时一、实验的性质和任务通过上机实验，使学生能利用模型库完成复杂系统的建模和仿真， 能根据实 际问题需求完成子系统创建和封装。二、教学内容和要求1. 汽车行驶在如图所示的斜坡上，通过受力分析可知在平行于斜面的方向上有 三个力作用于汽车上：发动机的力、空气阻力和重力沿斜面的分量下滑力。 设计 汽车控制系统并进行仿真。辅助分析：由牛顿第二定律，汽车的运动方程为：mW = Fe - Fw - Fh，其中m代表

7、汽车的质量，x为汽车的位移。 假设一2000：忑1000,汽车的质量为100Kg，Fe在实际系统中总会有下界 和上界，上界为发动机的最大推动力，下界为刹车时的最大制动力。(2)空气阻力的值为阻力系数，汽车前截面积A和动力学压力P三项的乘积。 PV2其中p =2T，表示空气的密度，v表示汽车速度与风速之和。假设CD比=0.001，且风速以下式的规律变化：2Vw =10sin 0.011因此，空气阻力可以近似为:2Fw =0.001 X 20sin 0.01t(3)假设马路的斜角与位移的变化率符合规律：v - 0.0093sin O.OOOIx则下滑力为：Fh =30sin 0.0001x用简单的比例控制法来控制车速：Fc二Ke Xdesired-X，其中，Fc为驱动力, Xdesired为期望速度值，为反馈增益。这样驱动力正比于速度误差。实际中的驱 动力是在上面所设