计算机仿真实验9次

实验一MATLAB基础实验目的：1、熟悉MATLAB的操作环境；2、掌握MATLAB的基本运算指令。实验内容：MATLAB的启动和退出方法，各菜单项的功能；MATLAB的部分基本运算指令。实验题目：1、自拟题目验证矩阵的生成、运算、翻转指令。2、求解线性方程组AX=B。11.5297303.60.5-44-4其中A=710-32233，B=20378.5216538090-20163、求方程x^4+7x^3+9x-20=0的全部根。实验二MATLAB程序设计实验目的：掌握MATLAB的编程方法，命令窗口的数据输入和数据输出方法，控制程序流程的常用指令及其结构，以及函数文件的调用。实验内容：1M文件编辑器界面如下：要求：简单程序的编写与运行。（自己找实例：程序M文件与函数M文件）熟练掌握各种程序控制语句。循环语句：for循环，while循环条件语句：ifelseelseif分支语句：switchcontinue和break语句通过实际程序编制及执行，深入理解程序M文件与函数M文件的区别。2MATLAB程序的编写。input函数：用于向计算机输入一个参数。pause函数：暂停程序的执行。disp函数：命令窗口输出函数。实验题目：1.求1～100的和。2.求n的阶乘。3.输入20个数，求其中最大数和最小数。要求用循环结构输入数据，然后调用MATLAB的max函数、min函数来实现。(strcat是实现字符串串联的命令)4.Fibonacci数列(1.1.2.3.5.8.13…），就是数列中从第三项开始，任意一个数都是它前两数之和的数列。要求：编制程序，使得运行程序后，输入大于2的数n就可以输出Fibonacci数列的前n项。实验三MATLAB的绘图功能实验目的：掌握Matlab的图形处理功能，学会使用二维、三维图形绘制函数。实验内容：plot函数：plot(x,y)plot(x,y1,’cs’,...)图形标记：title('加图形标题');xlabel('加X轴标记');ylabel('加Y轴标记');text(3.5,0.8,'添加文本');设定坐标轴：axis([xminxmaxyminymax])设定最大和最小值axis('auto');将坐标系统返回到自动缺省状态axis('square');将当前图形设置为方形axis('equal');两个坐标因子设成相等axis('off');关闭坐标系统axis('on');显示坐标系统subplot函数特殊坐标图形：双对数坐标、单对数坐标、极坐标图。三维图形：plot3函数；mesh函数；surf函数。实验题目：1．在[02π]范围内绘制二维曲线图y=sin(x)*cos(5x)。2．在[02π]范围内绘制二维曲线图。y=|1000sin(4x)|+13.在[–6，2]范围内用plot和fplot函数分别绘制二维曲线图。4．绘制z=sin(x)*cos(y)的三维网格和三维曲面图，x,y变化范围均为[0，2π]。实验四数值计算实验目的：特殊矩阵的实现，矩阵的特征值与特征向量M，行列式的值的求法。实验内容：常见的特殊矩阵有零矩阵、幺矩阵、单位矩阵、三角形矩阵等，这类特殊矩阵在线性代数中具有通用性；还有一类特殊矩阵在专门学科中有用，如有名的希尔伯特(Hilbert)矩阵、范德蒙(Vandermonde)矩阵等。MATLAB提供的内部函数eig可以用来计算特征值与特征向量，det可用来计算矩阵的行列式的值。设矩阵A为一方阵(必须是方阵)，求矩阵A的行列式值的格式为：det(A)。矩阵求逆及其线性代数方程组求解实验题目：1、已知向量v=[1;2;3]，试建立以向量v作为主对角线的对角阵A。2、已知矩阵A=[123;456]，试从矩阵A分别提取主对角线及它两侧的对角线构成向量B、C和D。3、A=[123;456;789;987]，分别用triu(A)、triu(A,1)和、triu(A,-1)从矩阵A提取相应的上三角部分构成上三角阵B、C和D。4、求A的特征值和相应的特征向量A=A=1.00001.00000.50001.00001.00000.25000.50000.25002.00005、用inv函数求4题中方阵A的逆阵A-1赋值给B，且验证A与A-1是互逆的。6、输入一个矩阵A，取出A的第2行第1列的元素；取出A的第1，3，4列的所有元素；让A的第1列和第3列互换；删除A的第2列。3*4维的1矩阵，产生4*2维的随机矩阵，产生4维的单位矩阵。输入任意矩阵A,B（它们维数相同），命令A(:)和A(:)=B会产生什么结果。a=[1,3,5;5,8,3;6,1,6],b=[3,6;9,3;4,7],c=[3,7,9,4,0,7],d=2:6,求[a,b],[a;c],[a,b;d].求下列表达式的值w=*（1+0.34245*）(2),其中=3.32，=-7.911、已知：，求下列表达式的值(1)A+6B和(2)a*b、A.*B、B*A(3)A/B及B\A(4)[A,B]和[A([1,3],:);B^2].12、已知,取出其中前3行构成的矩阵B其前两列构成的矩阵C，其右下角3*2子矩阵构成矩阵D，B与C的乘积构成矩阵E，分别求E<D、E&D。实验五数据处理方法实验目的：掌握基本统计处理方法，多项式运算与求根方法。实验内容：使用查取最大值命令，查取最小值命令，求中值命令，求和命令，求平均值命令，求积命令。多项式求根命令，命令格式：x=roots(A)；建立多项式命令，命令格式：A=poly(x)；求多项式的值，命令格式：Y=polyval(A,x)多项式的四则运算，加、减、乘、除。实验题目：1．已知某班的5名学生的三门课成绩列表如下：学生序号 12345 高等数学 7889647368 外语 8377807870 MATLAB语言 8291788268 试写出有关命令，先分别找出三门课的最高分及其学生序号；然后找出三门课总分的最高分及其学生序号。2．针对上小题的成绩表，求出其三门课总分存入数组ZF，再利用SORT命令对之按降序排序，同时把相应的学生序号存入数组XH。3．今有多项式P1(x)=x^4-2x+1,P2(x)=x^2+4x-0.5，要求先求得P(x)=P1(x)+P2(x)，然后计算xi=0.2*i各点上的P(xi)（i=0,1,2,…,5）值。4．试编一个m程序，将一维数组x中的N个数按颠倒的次序重新存储。如N=5，原来x为：x=[13579]而经过颠倒处理后x中数据的次序应该为：x=[97531]实验六线性系统的数学模型实验目的：掌握各种数学模型在MATLAB环境下的实现方法，以及模型之间的相互转换和连接。实验内容：系统传递函数模型系统零极点增益模型状态空间模型系统模型的转换系统模型参数的获取时间延迟系统建模模型属性设置和获取系统模型的连接。实验题目：1、自拟一个四阶系统的传递函数，将其输入MATLAB环境中，然后转换为其它类型的数学模型；获取已建立模型的参数；2、自拟一个时间延迟系统，对其建模；3、将一个二阶系统和一个三阶系统分别串、并、负反馈连接，得到其传函。实验七线性系统的分析实验目的：在MATLAB环境下，对线性系统进行性能分析。学会使用ltiview图形工具和sisotool图形工具分析系统。实验内容：1了解LTIViewer基本用法MATLAB提供了一个图形化的模型分析工具LTIViewer，通过它可以方便的进行系统各种LTI分析及仿真。在命令窗口中输入ltiviewer运行该程序。从菜单中选取File——Import,从工作空间中导入一个LTI对象进行分析。可以先运行loadltiexamples调入系统提供的一些LTI对象。2补偿设计器sisotool的使用在命令空间中输入sisotool既可进入SISO补偿设计窗口，也可直接指定设计对象，调用形式为sisotool(sys)。3常用指令阶跃响应仿真函数：基本格式:step(sys)多系统阶跃响应调用格式：step(sys1,sys2,…)step(sys1,’r’,sys2,’y—’,sys3,’gx’)脉冲响应仿真函数初始状态响应仿真函数连续系统Bode图的绘制：基本格式：bode(sys)Nyquist图的绘制Nichols图的绘制求系统幅值裕度与相位裕度实验题目：系统开环传递函数为：绘制当K=5、30时系统的Bode图，并判断系统的稳定性；计算K=5、30时系统的幅值和相位裕度；绘制K=5、30时系统的Nyquist图；绘制K=5、30时系统的Nichols图。用ltiview图形工具sisotool图形工具进行分析。实验八控制系统的MATLAB仿真实验目的：1、正确理解控制系统计算机仿真的基本原理和方法；2、熟悉计算机仿真的过程及程序设计方法和技巧；3、熟练掌握MATLAB程序的输入、调试、运行过程。实验内容：基于离散相似法进行系统仿真。步骤：系统连续部分离散化；求系统脉冲传递函数；（3）调用MATLAB指令进行系统仿真。实验题目：见教材《机电系统动态仿真》（机械工业出版社，刘白雁编）P-127，习题4。实验九控制系统的Simulink动态仿真实验目的：掌握利用Simulink仿真的方法，并通过多双闭环系统的仿真熟悉其在控制系统仿真中的应用。实验内容：1、Simulink基本操作利用Simulink进行系统仿真的步骤是：（1）启动Simulink，打开Simulink模块库；（2）打开空白模型窗口；（3）建立Simulink仿真模型；（4）设置仿真参数，进行仿真；（5）输出仿真结果。2、建立Simulink仿真模型（1）打开响应的Simulink模型库的子库；（2）在打开的子库中选取所需的模块；（3）模块复制及删除；（4）模块的调整（5）模块参数的设置（6）模块的连接3、系统仿真运行（1）在Simulink模型窗口下仿真（2）在MATLAB命令窗口下仿真4、仿真结果的输出和保存（1）利用Scope模块；（2）利用Out模块（在sinks库中），数据保存在MATLAB工作空间中(有tout和yout两项，分别为仿真时间向量和仿真输出向量），供以后调用和分析；（3）利用ToWorkspace模块（在sinks库中），可以输出系统中的任意一个信号至MATLAB工作空间中。实验题目：电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统