2022年matlab练习题和答案

1、matlab 练习题和答案 matlab 练习题与答案 把握系统仿真试验 Matlab 部分试验结果 目 录 试验一 MATLAB 基本操 作 , , , 1试验二 Matlab 编 程 , , , 5试验三 Matlab 底层图形控 制 , , , 6试验四 把握系统古典分 析, , , 12 试验五 把握系统现代分 析 , , , 15 试验六 PID 把握器的设 计 , 第 1 页,共 37 页matlab 练习题和答案 , , 19 试验七 系统状态空间设 计, , , 仿 23 试验九 直流双闭环调速系统 真 , , , 25 试验一 MATLAB 基本操 作 1用 MATLAB可以

2、识别的格式输入下面两个矩 阵 1233,1443678,i,2357,2335542,i, A,1357B,2675342,i,3239,189543,1894, 再求出它们的乘积矩阵 C,并将 C 矩阵的右下 角 完成后 , 调 用相应的命令查瞧 MATLAB工作空间的占用情 形； A=1,2,3,3;2,3,5,7;1,3,5,7;3,2,3,9;1,8,9,4; 23 子矩阵赋给 D 矩阵；赋 值 B=1+4i,4,3,6,7,8;2,3,3,5,5,4+2i;2,6+7i,5,3,4,2;1,8,9,5,4,3; C=A*B; D=C4:5,4:6; whos Name Size By

3、tes Class Attributes A 5x4 160 double B 4x6 384 double complex 第 2 页,共 37 页matlab 练习题和答案 C 5x6 480 double complex D 2x3 96 double complex 2 , 其中 sin/1tt,11 t=-1:0 ,1:1; y=sin1 ,/t; plott,y 1选择合适的步距绘制出下面的图形 3对下面给出的各个矩阵求取矩阵的行列式,秩,特点多项式,范数,特点 根,特点向量与 逆矩阵； 5765753500, , ,71087833410 , B,A,681090910315,

4、, ,579100037193 , 12343324, 第 3 页,共 37 页matlab 练习题和答案 ,56785518, ,1, A=7,5,3 , 5,0,0;8,33,4 , 1,0;0,9,103,-1 ,5;0,0,3 ,7,19 ,3; B=5,7,6,5;7,10,8,7;6,8,10,9;5,7,9,10; C=1:4;5:8;9:12;13:1rtf6; D=3,-3,-2,4;5,-5,1,8;11,8,5,-7;5,-1,-3,-1; detA;detB;detC;detD; rankA; rankB; rankC; rankD; a=polyA; b=polyB;

5、 c=polyC; d=polyD; normA; 2 normB; normC; normD; v,d=eigA,nobalance; v,d=eigB,nobalance; v,d=eigC,nobalance; v,d=eigD,nobalance; m=invA; 第 4 页,共 37 页matlab 练习题和答案 n=invB; p=invC; q=invD; 4 求解下面的线性代数方程 , 并验证得出的解真正中意原方程； 72124,1321390, ,721264,915327,a,b X,X,91532117,221151 a A=7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-

6、2,11,5;1,3,2,13; B=4;7;-1;0; X=AB; C=A*X; b A=1,3,2,13;7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5; B=9,0;6,4;11,7;-2,-1; X=AB; C=A*X; 5, 1 初始化一 10*10 矩阵 , 其元素均为 1 ones10,10; 2 初始化一 10*10 矩阵 , 其元素均为 0 zeros10,10; 3 初始化一 10*10 对角矩阵 v=1:10; diagv; 第 5 页,共 37 页matlab 练习题和答案 4 输入 A=7 1 5;2 5 6;3 1 5,B=1 1 1; 2 2 2; 3

7、 3 3, 执行以下命令 , 懂得其含义 A2, 3 表示取 A 矩阵第 2 行,第 3 列的元素 ; 3A:,2 表示取 A 矩阵的第 , 列全部元素 ; A3,: 表示取 A 矩阵第 , 行的全部元素 ; A:,1:2:3 表示取 A 矩阵第 1,3 列的全部元素 ; A:,3 ,*B:,2 表示 A 矩阵第 3 列的元素点乘 B 矩阵第 2 列的元素 A:,3*B2,: 表示 A 矩阵第 3 列的元素乘以 B 矩阵第 2 行 A*B 矩阵 AB 相 乘 A,*B 矩阵 A 点乘矩阵 B A2 矩阵 A 的平方 A,2 矩阵表示求矩阵 A 的每一个元素的平方值 B/A 表示方程 AX=B

8、的解 X B,/A 表示矩阵 B 的每一个元素点除矩阵 A 的元 素 6 在同一坐标系中绘制余弦曲线 y=cost-0 ,25 与正弦曲线 y=sint-0 , 5,t.0,2 , 用不同颜色 , 不同线的类型予以表示 , 留意坐标轴的比例把握； t=0:0 , 01:2*pi; y1=cost-0 ,25; plott,y1,r- hold on y2=sint-0 ,5; plott,y2,k 第 6 页,共 37 页matlab 练习题和答案 4试验二 Matlab 编程 1 分别用 for 与 while 循环结构编写程序 , 求出 63i236263 K,2122222 ？,i0 并

9、考虑一种防止循环的简洁方法来进行求与； for n=n+1:63 for i=1:n j=j*2; end sum=sum+j; j=1; end sum bj=1;n=1;sum=1; aj=1;n=0;sum=1; matlab 练习题和答案 while n=64 i=1; while in+1 j=j*2; i=i+1; end n=n+1; sum=sum+j; j=1; end Sum ci=0:63;k=sum2 ,i; 2 运算 1+2+ +n2022 时的最大 n 值 s=0;m=0;whiles=2022,m=m+1;s=s+m;end,m 3用 MATLAB语言实现下面的分

10、段函 数 ,hxD, , yfxhDx,/,xD, ,hxD, 存放于文件 ff , m 中, 令 D=3,h=1 求出 ,f-1 ,5, f0 ,5, f5 , D=3;h=1; x=-2*D:1/2:2*D; y=-h*x=-D&xD; 5 plotx,y; grid on 第 8 页,共 37 页matlab 练习题和答案 f1=yfindx=-1 , 5 f2=yfindx=0 ,5 f3=yfindx=5 试验三 Matlab 底层图形把握 1在 MATLAB命令行中编程得 到 y=sint 与 y1=cost 函数 , plott,y;figure10;plott,y1; t=-p

11、i:0 ,05:pi; y=sint; y1=cost; plott,y figure10; plott,y1 2在 MATLAB命令行中键入 h=get0, 的符号表示 ,0 为根屏幕对应的标号； h=get0 h = BeingDeleted: off BusyAction: queue ButtonDownFcn: CallbackObject: Children: 2x1 double Clipping: on CommandWindowSize: 89 27 CreateFcn: CurrentFigure: 1 查瞧根屏幕的属性 ,h 此时为根屏幕句柄 第 9 页,共 37 页ma

12、tlab 练习题和答案 DeleteFcn: Diary: off DiaryFile: diary Echo: off FixedWidthFontName: Courier New Format: short FormatSpacing: loose HandleVisibility: on HitTest: on Interruptible: on Language: zh_cn ,gbk MonitorPositions: 1 1 1440 900 More: off 6Parent: PointerLocation: 1048 463 PointerWindow: 0 Recursi

13、onLimit: 500 ScreenDepth: 32 ScreenPixelsPerInch: 96 ScreenSize: 1 1 1440 900 Selected: off SelectionHighlight: on ShowHiddenHandles: off 第 10 页,共 37 页matlab 练习题和答案 Tag: Type: root UIContextMenu: Units: pixels UserData: Visible: on 3 h1=get1;h2=get10, 1, 10 分别为两图形窗口对应标号 , 其中 1 为 Matlab 自动支配 , 标号 10

14、已在 figure10 中指定；查瞧 h1 与 h2 属性, 留意 CurrentAxes 与 CurrenObject 属性； h1=get1 h1 = Alphamap: 1x64 double BeingDeleted: off BusyAction: queue ButtonDownFcn: Children: 170 ,0012 Clipping: on CloseRequestFcn: closereq Color: 0 , 8000 0 ,8000 0 ,8000 Colormap: 64x3 double CreateFcn: CurrentAxes: 170 ,0012 Cu

15、rrentCharacter: CurrentObject: CurrentPoint: 0 0 第 11 页,共 37 页matlab 练习题和答案 DeleteFcn: DockControls: on : FixedColors: 10 x3 double HandleVisibility: on HitTest: on IntegerHandle: on Interruptible: on InvertHardcopy: on 7 KeyPressFcn: KeyReleaseFcn: MenuBar: figure MinColormap: 64 Name: NextPlot: ad

16、d NumberTitle: on PaperOrientation: portrait PaperPosition: 0 ,6345 6 ,3452 20 ,3046 15 ,2284 PaperPositionMode: manual PaperSize: 20 ,9840 29 , 6774 PaperType: A4 PaperUnits: centimeters Parent: 0 第 12 页,共 37 页matlab 练习题和答案 Pointer: arrow PointerShapeCData: 16x16 double PointerShapeHotSpot: 1 1 Pos

17、ition: 440 378 560 420 Renderer: painters RendererMode: auto Resize: on ResizeFcn: Selected: off SelectionHighlight: on SelectionType: normal Tag: ToolBar: auto Type: figure UIContextMenu: Units: pixels UserData: Visible: on WindowButtonDownFcn: WindowButtonMotionFcn: WindowButtonUpFcn: WindowKeyPre

18、ssFcn: WindowKeyReleaseFcn: WindowScrollWheelFcn: 第 13 页,共 37 页matlab 练习题和答案 WindowStyle: normal WVisual: 00 RGB 32 GDI, Bitmap, Window WVisualMode: auto h2=get10 h2 = 8 Alphamap: 1x64 double BeingDeleted: off BusyAction: queue ButtonDownFcn: Children: 342 ,0011 Clipping: on CloseRequestFcn: closere

19、q Color: 0 , 8000 0 ,8000 0 ,8000 Colormap: 64x3 double CreateFcn: CurrentAxes: 342 ,0011 CurrentCharacter: CurrentObject: CurrentPoint: 0 0 DeleteFcn: DockControls: on : FixedColors: 10 x3 double HandleVisibility: on 第 14 页,共 37 页matlab 练习题和答案 HitTest: on IntegerHandle: on Interruptible: on InvertH

20、ardcopy: on KeyPressFcn: KeyReleaseFcn: MenuBar: figure MinColormap: 64 Name: NextPlot: add NumberTitle: on PaperOrientation: portrait PaperPosition: 0 ,6345 6 ,3452 20 ,3046 15 ,2284 PaperPositionMode: manual PaperSize: 20 ,9840 29 , 6774 PaperType: A4 PaperUnits: centimeters Parent: 0 Pointer: arr

21、ow PointerShapeCData: 16x16 double PointerShapeHotSpot: 1 1 Position: 440 378 560 420 Renderer: painters RendererMode: auto 第 15 页,共 37 页matlab 练习题和答案 Resize: on ResizeFcn: 9 Selected: off SelectionHighlight: on SelectionType: normal Tag: ToolBar: auto Type: figure UIContextMenu: Units: pixels UserD

22、ata: Visible: on WindowButtonDownFcn: WindowButtonMotionFcn: WindowButtonUpFcn: WindowKeyPressFcn: WindowKeyReleaseFcn: WindowScrollWheelFcn: WindowStyle: normal WVisual: 00 RGB 32 GDI, Bitmap, Window WVisualMode: auto 4 输入 h, Children, 观看结果； h ,Children 第 16 页,共 37 页matlab 练习题和答案 ans = 1 10 5 键入 gc

23、f, 得到当前图像句柄的值 , 分析其结果与 h,h1,h2 中哪个一样 , 为什么 . ans = 1 结果与 h 的一样 6 鼠标点击 Figure 1 窗口, 让其位于前端 , 在命令行中键入 gcf, 观看此时的值 , 与上一步中有何不同 , 为什么 . ans = 1 的值； 7 观看 h1,Children 与 h2,Children,gca h1 ,Children ans = 170, 0012 10 h2 ,Children ans = 342, 0011 gca ans = 170, 0012 8 观看以下程序结果 h3=h1,Children; seth3,Color,g

24、reen;h3_1=geth3,children;seth3_1, 第 17 页,共 37 页matlab 练习题和答案 Color,red; 其中 h3_1 为 Figure1 中线对象句柄 , 不能直接接受 h3_1=h3,Children 命令获得； 9 命令行中键入 plott,sint-pi/3, Children;axesh4; 观看曲线显现在哪个窗口； h4=h2, plott,sint-pi/3, 瞧瞧此时曲线显示在何窗口； plott,sint-pi/3 后, 曲线显现在 figure1 窗口;h4=h2 , Children;axesh4; plott,sint-pi/3

25、11 试验四 把握系统古典分析 103Gs, 已知二阶系统 2s,2s,101 a=sqrt10; zeta=1/a; num=10; den=1 2*zeta*a 10; 后, 曲线显现在 figure10 编写程序求解系统的阶跃响应 ; matlab 练习题和答案 sys=tfnum,den; t=0:0 ,01:3; figure1 stepsys,t;grid 修改参数 , 实现与的阶跃响应 ; ,1,2 时: ,1 a=sqrt10; zeta=1; num=10; den=1 2*zeta*a 10; sys=tfnum,den; t=0:0 ,01:3; figure1 step

26、sys,t;grid 时: ,2 a=sqrt10; zeta=2; num=10; den=1 2*zeta*a 10; sys=tfnum,den; t=0:0 ,01:3; figure1 stepsys,t;grid 1,2,10 修改参数 , 实现与的阶跃响应 n1nn2nn2 1, 时: n1n2 第 19 页,共 37 页matlab 练习题和答案 12 a=sqrt10; zeta=1/a; num=0, 25; den=1 2*zeta*0 , 5*a 0 ,25; sys=tfnum,den; t=0:0 ,01:3; figure1 stepsys,t;grid 时: ,

27、2,n2n a=sqrt10; zeta=1/a; num=40; den=1 2*zeta*2*a 40; sys=tfnum,den; t=0:0 ,01:3; figure1 stepsys,t;grid 2 试做出以下系统的阶跃响应 , 并比较与原系统响应曲线的差别与特点 , 作出 相应的试验 分析结果； 222s,10s,0 ,5s,10s,0 , 5sGs,Gs,Gs, ; 123222s,2s,10s,2s,10s,2s,10 sGs, 22s,2s,10 要求 : 分析系统的阻尼比与无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响 ; 第 20 页,共 37 页matlab 练习题和答案 分

28、析响应曲线的零初值,非零初值与系统模型的关系 ; 分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系 ; 分析系统零点对阶跃响应的影响 ; a=sqrt10; zeta=1/a; num=10; den=1 2*zeta*a 10; sys=tfnum,den; t=0:0 ,01:3; stepsys,t; hold on num1=0 2 10; sys1=tfnum1,den; stepsys1,t; num2=1 0, 5 10; sys2=tfnum2,den; 13 stepsys2,t; num3=1 0, 5 0; sys3=tfnum3,den; stepsys3,t; num4=0 1

29、0; sys4=tfnum4,den; stepsys4,t;grid 第 21 页,共 37 页matlab 练习题和答案 5ks,1Gs, 已知 2s0 , 1s,1 令 k,1 作 Bode 图, 应用频域稳固判据确定系统的稳固 性 大相位 裕度的增益 k 值； G=tf1 1,0 ,1 1 0 0 ; figure1 marginG;grid 14 , 并确定使系统获得最 第 22 页,共 37 页matlab 练习题和答案 试验五 把握系统现代分析 1 2Bode 图法判定系统稳固性 : 已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为 : 用 Bode 图法判定系统闭环的稳固性； G1=

30、tf2 ,7,1 5 4 0 ; figure1 marginG;grid G2=tf2 ,7,1 5 -4 0 ; figure2 marginG2;grid 15 第 23 页,共 37 页matlab 练习题和答案 2系统能控性,能观性分析 已知连续系统的传递函数模型 : 第 24 页,共 37 页matlab 练习题和答案 16 当 分别取 ,1,0,1 时, 判别系统的能控性与能观性； 当 取-1 时: num=1 -1; den=1 10 27 18; G=tfnum,den; G1=ssG a=-10 -3 , 375 -2 ,25; 8 0 0;0 1 0; b=0 , 5;0

31、;0; Uc=b,a*b,a2*b; rankUc a = x1 x2 x3 x1 -10 -3 , 375 -2 ,25 x2 8 0 0 x3 0 1 0 b = u1 x1 0 ,5 x2 0 x3 0 c = x1 x2 x3 y1 0 0 , 25 -0 ,25 d = u1 第 25 页,共 37 页matlab 练习题和答案 y1 0 Continuous-time model , rankUc = 3 rankUo = 3 由此 , 可以得到系统能控性矩阵 Uc 的秩就是 3, 等于系统的维数 , 故系统就是能 控的；能观性矩 阵 Uo 的秩就是 3, 等于系统的维 数 17

32、a = x1 x2 x3 x1 -10 -3 , 375 -2 ,25 x2 8 0 0 x3 0 1 0 b = u1 x1 0 ,25 x2 0 x3 0 c = x1 x2 x3 y1 0 0 , 5 0 d = , 故系统能观测的； 当 取 0 时: matlab 练习题和答案 u1 y1 0 Continuous-time model , rankUc = 3 rankUo = 3 由此 , 可以得到系统能控性矩阵 Uc 的秩就是 3, 等于系统的维数 , 故系统就是能 控的；能观性矩 阵 Uo 的秩就是 3, 等于系统的维 数 当 取 1 时: a = x1 x2 x3 x1 -1

33、0 -3 , 375 -2 ,25 x2 8 0 0 x3 0 1 0 b = u1 x1 0 ,5 x2 0 x3 0 c = x1 x2 x3 18 , 故系统能观测的； matlab 练习题和答案 y1 0 0 , 25 0 , 25 d = u1 y1 0 rankUc = 3 rankUo = 2 由此 , 可以得到系统能控性矩阵 Uc 的秩就是 3, 等于系统的维数 , 故系统就是能 控的；能观性矩 阵 Uo 的秩就是 2, 小于系统的维数 , 故系统不能观测 的； 试验六 PID 把握器的设计 31已知三阶对象模型 , 利用 MATLAB编写程序 , 争论闭环系统在不同 控 Gs

34、s1/1, 制情形下的阶跃响应 , 并分析结果； 1 TT,0 时, 在不同 K 值下 , 闭环系统的阶跃响; Pid s=tfs; 应 G=1/s+13; for K=0:0 ,5:2;hold on stepfeedbackG*K,1 end 19 第 28 页,共 37 页matlab 练习题和答案 比例环节 : 成比例地反映把握系统的偏差信号 e t , 偏差一旦产生 , 把握器 马上产生把握作用 , 以减小偏差；比例系数越大 , 误差越小； TKT,10,2 时, 在不同值下 , 闭环系统的阶跃响应 ; ipd s=tfs; G=1/s+13; for Ti=1:0 ,5:3;hol

35、d on G1=1+tf1,Ti,0; stepfeedbackG*G1,1 end 20 第 29 页,共 37 页matlab 练习题和答案 积分环节 : 主要用于排除静差 , 提高系统的无差度；积分作用的强弱取决于积分 时间常数 TI , TI 越大 , 积分作用越弱 , 反之就越强； TKT,13 时, 在不同值下 , 闭环系统的阶跃响应 ; dpi s=tfs; G=1/s+13; for Td=1:0 ,5:3;hold on G1=1+tf1,1,0+tfTd 0,Td/10 1; stepfeedbackG*G1,1 end 21 第 30 页,共 37 页matlab 练习题

36、和答案 微分环节 : 反映偏差信号的变化趋势 变化速率 , 并能在偏差信号变得太大之 前, 在系统中引入一个有效的早期修正信号 , 从而加快系统的动作速度 , 削减调剂 时间； 2 被控对象同上 , 选择合适的参数进行模拟 PID 把握 PID 参数整定 s=tfs; G=1/s+13; K1,L1,T1,G1=getfolpd1,G;G1 N=10;K=1,014;T=2,101;L=1, 1;a=K*L/T; Kp=1,2/a,Ti=2*L,Td=0 ,5*L,G2=Kp*1+tf1,Ti,0+tfTd 0,Td/N 1; stepsys1=feedbackG*G2,1;grid hold

37、 on stepfeedbackG,1 22 第 31 页,共 37 页matlab 练习题和答案 试验七 系统状态空间设计 3 已知对象模型 ,03010052 , , ,xtxtut ,10100, ,15890054 , , yx,123, 1 假如我们想将闭环系统的极点配置到 -1,-2,-3, 并绘出闭环 利用 MATLAB设计把握 器 , 系统的阶跃响应曲线； 说明 : 用两种方法配置极点 接受 Ackermann 公式运算 : A=-0 ,3 0 ,1 -0 ,05;1 0 ,1 0;-1 , 5 -8 , 9 -0 , 05; B=2;0;4; C=1 2 3; D=0; P=-1 -2 -3; k=ackerA,B,P Ac=A-B*k 第 32 页,共 37 页matlab 练习题和答案 23 eigAc G=ssAc,B,C,D G1=tfG t=0:0 ,01:3; stepG1,t;grid 接受鲁棒极点配置算法 : A=-0 ,3 0 , 1 -0 , 05;1 0 ,1 0;-1 ,5 -8 ,9 -0 , 05; B=2;0;4; C=1 2 3; D=0; P=-1 -2 -3; k=placeA,B,P Ac=A-B*k eigAc G=ssAc,B,C,D G1=tfG 第 33 页,共 37 页matlab 练习题和答