习题答案-MATLAB和LabVIEW仿真技术及应用实例(第2版)-聂春艳

1章MATLAB语言突出的特点是什么？MATLAB放性强等特点。MATLAB为独立窗口？又如何将脱离出去的窗口重新放置到桌面上？MATLAB5CloseUndockUndock按钮就可以使该窗口脱离桌desktopDock……菜单项就可以将独立的窗口重新放置的桌面上。2章4327i 175i 2.1求x379344i >>x=[4+8i3+5i2-7i1+4i7-5i;3+2i7-6i9+4i3-9i4+4i];>>y=x’y=4.0000-8.0000i 3.0000-2.0000i3.0000-5.0000i 7.0000+6.0000i2.0000+7.0000i 9.0000-4.0000i1.0000-4.0000i 3.0000+9.0000i7.0000+5.0000i 4.0000-4.0000i2.2计算a

6 9 3与b2 4 1的数组乘积。2 7 5

4 6 8 >>a=[693;275];>>b=[241;468];>>a.*bans=12 36 38 42 40AXB

4 9 2A7 6 4 B

37262-3对于

，如果

， X。3 5 7

28A=[492;764;357]; AX=B A-1AX=A-1B X=A-1*B=A\BA/B=AB*-1 、B=[37;26;28];X=A\BX=-0.51184.04271.33181 2 3 2-4已知：a4 5 6，分别计算a 7 8 9观察其结果。>>a=[123;456;789];1 2 31 2 3 >>a.^2 4 5 6 7 8 97 8 9ans=1 4 916 25 3649 64 81>>a^2ans=3036426681961021261502.5 a

2 5 b

7 46 2ab之间的六种关系运 算的结果。>>a=[125;36-4];>>b=[874;362];>>a>bans=011000>>a>=b>>a<b....>>a<=b....>>a==b....>>a~=b....3章3.1绘制曲线yx3x1，x的取值范围为[-5,5]。解：>>x=-5:0.2:5;>>y=x.^3+x+1;>>plot(x,y)题图yeat，t[0，10]的线型和标记点画出a=0.1、a=0.2、a=0.5三种情况下的曲线。t=0:0.5:10;a1=0.1;a2=0.2;a3=0.5;y1=exp(-a1*t);y2=exp(-a2*t);y3=exp(-a3*t);plot(t,y1,'-ob',t,y2,':*r',t,y3,'-.^g')subpolt怎样编程？t=0:0.5:10;subplota1=0.1;y1=exp(-a1*t);plot(t,y1,'-ob')subplot(312)a2=0.2;y2=exp(-a2*t);plot(t,y2,':*r')subplot(313)a3=0.5;y3=exp(-a3*t);plot(t,y3,'-.^g')题图3-2yeata加图例。直接在Insert中的title中加y=e^{-\itat}---a,t都是斜体e^{-a\itt}----，t是斜体，不能用小括号3.3题图添加图例直接在Insert中点击legend3-4 有[5，6，8，0，2，3，7，4，1，2]10个数据，编制程序并画出数据点变化的曲线，要求标出图中X轴，Y轴标识。解：>>x=[5,6,8,0,2,3,7,4,1,2,3];>>plot(x)>>plot(x,'o')>>plot(x,'-ob')8765432101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 113-4题图35正弦信号为sin(100 t),噪声为0.5randn(size(t)分别绘制信号噪声和叠加后的3条曲线，要求在同一坐标里。解：t=0:0.005:1;a=sin(100*pi*t);n=0.5*randn(size(t));s=a+n;plot(t,a,'r',t,n,'b',t,s,'g')3210-1-2-30 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 13-5题图4章用符号方法求解非线性方程组x22xyy23的数值解。x24x30解：>>syms xy>>[x,y]=solve('x^2-2*x*y+y^2=3','x^2-4*x+3=0');>>solution=[x,y]solution=[1,3^(1/2)+1][3,3^(1/2)+3][3,3-3^(1/2)][1,1-3^(1/2)]用ezplot符号简易绘图法绘制表达式5ex(sinxcosx)的二维图形。解：>>syms xy>>y=5*exp(-x)*(sin(x)-cos(x));>>ezplot(y)-(5(cos(x)-sin(x)))/exp(x)4002000-200-6 -4 -2 0x

2 4 64-2题图用ezmeshzx3y3其中x和y[-，。解：>>symsxy>>z=x^3+y^3;>>ezmesh(z,[-5,5])x3+y32000-200550 0y -5 -5 x4-3题图5章命令文件与函数文件的主要区别是什么？命令文件是一系列命令的组合，函数文件的第一行必须用function说明。函数文件可以接受输入参数，也可以返回参数，相当于子程序。y=x2+cos(x)量，调用该函数文件，求运行结果。解：在编辑器里：functiony=hansu(x)y=x.^2+cos(x);在命令窗口调用：a=3;b=hansu(a)b=8.01005-3编制函数文件实现直角坐标（x,y）与极坐标（,）之间的转换。

，极坐标的极角： y。x2yx2y2arctan(在编辑器里：function[p,o]=zj(x,y)p=sqrt(x.^2+y.^2);o=atan(y./x);在命令窗口调用：调用：a=6;d=9;[m,n]=zj(a,d)m=10.8167n=0.982867章7-1155倍的结果合成一个二维数组，用数字显示器显示出来。题图x已知数学模型示x的波形。x

0.5sint，建立仿真模型，并在示波器中显=0.5

+sint7-2题图 已知数学模型x2x5x30.9sin(50t，利用Simulink 立仿真模型，并显示x变化曲线以及x与

之间关系曲线，同时将x和数据分别送入工作空间。+2

-5x3

=0.9sin50t

=0.9sin50t-2

+5x3题图图中是xdot与x）已知控制系统的传递函数为 1 用Simulink建立s28系统仿真模型，并对系统的阶跃响应进行仿真。77-4题图2V、频率0.5Hz0.1V号显示在示波器中并将结果传送到工作空间。7-5题图第8章略。略。象作为将创建的子系统部分，要求创建子系统并进行子系统封装。8-3题图第9章如图所示的电路，已知Us=4V，Is=4A，R1=3Ω，R2=5Ω，求电路中的电压。R2R2+IsUR1Us-9-1题图9-36所示电路，已知压U。R2R2+IsUR1U-ContinuousContinuouspowerguiSeriesRLCBranchpowerguiSeriesRLCBranchACCurrentSource+ControlledVoltageSourceSeriesRLCBranch1s --VoltageMeasurement+v2题图二阶低通电路如图所示，若以U2

为输出时，求频率响应函数，并画出幅频特性和相频特性。+L+L+U1CRU2-解：1)建立模型11U R 1H(j) 2 1 1(jQ1LC式中 LCn

1 n Rn CLQCL幅频响应为：G20logH(j)相频特性为：()arg[H(j)]横坐标取

0.1, , 1, , 10Q11

1 画图当 1时，22Q22n 32称为最平幅度特性，即在通带内其幅频特性最平坦。2)根据模型编写M文件进行仿真根据对电路的分析编写M文件如下：clear,formatcompactn=50;%设置数据数目ww=logspace(-1,1,n);组ww=w/wnforQ=[1/3,1/2,1/sqrt(2),1,2,5]H=1./(1-(ww).^2+j*ww/Q);%设置频率数%求复频率响应figure(1)subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H)),holdon%绘制幅频特性subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H)),holdon%绘制相频特性figure(2)subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H))),holdon%绘制对数频率特性subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H)),holdon%绘制相频特性endfigure(1),subplot(2,1,1),grid,xlabel('ww'),ylabel('abs(H)') %对坐标轴进行标注subplot(2,1,2),grid,xlabel('ww'),ylabel('angle(H)')figure(2),subplot(2,1,1),grid,xlabel('ww'),ylabel('分贝')subplot(2,1,2),grid,xlabel('ww'),ylabel('angle(H)')线性频率特性 (b)对数频率特性频率特性9-3题图A0A1A2Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0000A0A1A2Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000010011010101111001101111011111利用Simulink81提示：真值表如下：8选1数据选择器真值表输入输出DEA2A1A0Y1××X0D000001D100011D200101D300111D401001D501011D601101D701111逻辑表达式如下：Y=

210D0+

21A0D1。。。。利用Simulink模块创建一个半加器的仿真模型。1.真值表输入输出ABY0000111011102.逻辑表达式Y=A(-)B+AB(-)9-610章10-1/输出微分方程为dt激响应和阶跃响应。解：a=[2];b=[1,3];figure(1),impulse(a,b);figure(2),step(a,b)ImpulseResponse2ppmA

1.510.500 0.5 1Time(sec)

1.5 2StepResponseppmA

0.60.40.200 0.5 1 1.5 210-1题图/输出微分方程为d2

若x(t)6(t)，求其零状态响应。解：

dt2 dt>>a=[1];>>b=[143];>>t=1:0.1:4;>>sin(t).*ones(1,length(t))

x=6*ones(1,length(t));!!!!! 11111>>lsim(a,b,x,t)ppmA

LinearSimulationResults65432101 1.5 2 2.5Time(sec)10-2题图

3 3.5 4略

H(s) s3s44s316s212s转换成状态空间形式和零极点增益模型形式。解：>>a=[13];>>b=[1416120];>>[A,B,C,D]=tf2ss(a,b)A=-4 -16 -121 0 00 1 0B=100C=0 1 3

AxBuyCxDuD=0y5y7y'3yu''3u'2u求出它的传递函数模型、零极点增益模型和状态空间模型。解：两 边 拉 氏 变 换S35S2Y(s)S22U(s)H(s)

Y(s)U(s)

所以，

H(s)S3

S23S25S27S3零极点增益求法：a=[132];b=[1573];[Z,P,K]=tf2zp(a,b)状态空间模型求法a=[132];b=[1573];[A,B,C,D]=tf2ss(a,b)11章11-1已知x(n)2n5 n1，y(n)n

n0

()与()之和。

0 n

3(2n)

n0 xn yn解：clear,formatcompactn=-10:10;x=(0).*(n<-1)+(5+2.^-n).*(n>=-1);y=((2.^n).*3).*(n<0)+(n+2).*(n>=0);sum=x+y;subplot(3,1,1),stem(n,x,'.');axis([-5,10,-1,8]);ylabel('X');subplot(3,1,2),stem(n,y,'.');axis([-5,10,--1,13]);ylabel('Y');subplot(3,1,3),stem(n,sum,'.');axis([-5,10,-1,21]);ylabel('sum=X+Y');86X 420-512108Y 642-5Y 20+=X 10=0mus0

0 5 100 5 10-5 0 5 10题11-1图已知序列x(n)2n5 n1，求x(n)的反褶序列。0 n10解：clear,formatcompactn=-10:10;x=(0).*(n<1)+(2.^-n+5).*(n>=1);y=fliplr(x);n1=-fliplr(n);subplot(2,1,1);stem(n,x);xlabel('n'),ylabel('x(n)');subplot(2,1,2);stem(n1,y);xlabel('n'),ylabel('y(n)=x(-n)');64x 20-106) 4n 2y0

-5 0n

5 10-10 -5 0n

5 1011-2图用Hanning窗设计一个满足下列指标的 FIR低通滤波器：s p， ，Rp3dB，R 40s 解：clear,formatcompactwp=0.2*pi;ws=0.5*pi;ww=ws-wp;M=ceil(8*pi/ww);wc=(wp+ws)/2;window=hanning(M+1);b=fir1(M,wc/pi,window);freqz(b,1,512)M

500-50-100-1500 0.2 0.4 0.6 0.8 1NormalizedFrequency(rad/sample)e(eaP

0-500-1000-1500

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1NormalizedFrequency(rad/sample)11-3图24阶FIR0.2~0.5解：clear,formatcompactw=[0.2,0.5];b=fir1(24,w);freqz(b);figure;stem(b,'.');line([0,25],[0,0]);xlabel('n');ylabel('h(n)');M

1000-100-2001000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1NormalizedFrequency(rad/sample)e(ea

0-1000P -2000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1NormalizedFrequency(rad/sample)0.60.4h 0.20-0.20 5 10 15 20 25n11-4图12章12-1在［-5,5］区间上分别用10个数据点和60个数据点，采用样条插值函数绘制函数的图形。解：x=linspace(-5,5,10);y=5+x.^3;xi=linspace(-5,5,60);yi=interp1(x,y,xi,'spline');plot(x,y,'or',xi,yi)150100500-50-100-150-5 0 5题图12-2对数据x=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1]和y=[-0.232 0.647 1.877 3.565 5.134 7.443 9.221 10.01111.678 12.566 13.788]线。解：x=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1];y=[-0.232 0.647 1.877 3.565 5.134 7.443 9.22110.01111.678 12.566 13.788];p=polyfit(x,y,2);x1=linspace(0,1,50);y1=polyval(p,x1);plot(x,y,'o',x1,y1)151050-50 0.2 0.4 0.6 0.8 1题图410二维条形图方法绘制数据分析图。第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天第8天第9天10天第1台20232722283032252024第2台22242524202830242125第3台23252431293031322940第4台27263035323340363329解：Y=[20232722283032252024;22242524202830242125;23252431293031322940;27263035323340363329];bar(Y,'group')4030201001 2 3 412-3题图13章13-1G(s)

3s42s35s24

，绘制其零极点图，并判断系统的稳定性。解：num=[32504];den=[134586];pzmap(num,den)

s53s44s35s28s6Pole-ZeroPole-ZeroM ap10.5doe(AI

0-0.5-1-1.5--RealAxis(seconds )13-1此系统有位于s右半平面，所以系统不稳定。13-2

G(s)

s22s4s310s25s

，绘制单位阶跃响应曲线图。解：G1=tf([124],[1