MATLAB 语言及其用 实验(答案)

./《MATLAB语言及其用》实验指导书目录实验一Matlab使用方法和程序设计实验二控制系统的模型及其转换实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析实验四动态仿真集成环境-Simulink实验一Matlab使用方法和程序设计一、实验目的1、掌握Matlab软件使用的基本方法；2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制4、熟悉Matlab程序设计的基本方法二、实验容：1、帮助命令使用help命令,查找sqrt〔开方函数的使用方法；在CommandWindowL里输入help,接在在search里输入sqr即可。sqrtSquarerootSyntaxB=sqrt<X>DescriptionB=sqrt<X>returnsthesquarerootofeachelementofthearrayX.FortheelementsofXthatarenegativeorcomplex,sqrt<X>producescomplexresults.TipsSeesqrtmforthematrixsquareroot.Examplessqrt<<-2:2>'>ans=0+1.4142i0+1.0000i01.00001.4142SeeAlsonthroot|realsqrt|sqrtm2、矩阵运算〔1矩阵的乘法已知A=[12;34];B=[55;78];求A^2*BA=[12;34];B=[55;78];C=A^2*B>>formatcompactC=105115229251〔2矩阵除法已知A=[123;456;789];B=[100;020;003];A\B,A/BA=[123;456;789];B=[100;020;003];C=A\B,D=A/BC=1.0e+016*0.3152-1.26090.9457-0.63042.5218-1.89130.3152-1.26090.9457D=1.00001.00001.00004.00002.50002.00007.00004.00003.0000〔3矩阵的转置及共轭转置已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.',A'A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];B=A.',C=A'B=5.0000+1.0000i0+6.0000i2.0000-1.0000i4.00001.00009.0000-1.0000iC=5.0000-1.0000i0-6.0000i2.0000+1.0000i4.00001.00009.0000+1.0000i〔4使用冒号表达式选出指定元素已知：A=[123;456;789];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2,3行的元素；A=[123;456;789];B1=A<[1,2],[3]>B2=A<[2,3],:>B1=36B2=456789方括号[]用magic函数生成一个4阶魔术矩阵,删除该矩阵的第四列A=magic<4>B=A<:,[1,2,3]>或A=magic<4>A<:,4>=[]A=16231351110897612414151B=162351110976414153、多项式〔1求多项式的根Y=[10-2-4];S=roots<Y>S=2.0000-1.0000+1.0000i-1.0000-1.0000i〔2已知A=[1.2350.9;51.756;3901;1234],求矩阵A的特征多项式;把矩阵A作为未知数代入到多项式中；A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]P=poly<A>polyval<P,A>A=1.20003.00005.00000.90005.00001.70005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000P=1.0000-6.9000-77.2600-86.1300604.5500ans=1.0e+003*0.3801-0.4545-1.99510.4601-1.99510.2093-1.9951-2.8880-0.4545-4.89780.60460.43530.43530.0840-0.4545-1.16174、基本绘图命令〔1绘制余弦曲线y=cos<t>,t∈[0,2π]〔2在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos<t-0.25>和正弦曲线y=sin<t-0.5>,t∈[0,2π]〔1t=[0:0.05:2*pi];y=cos<t>;plot<t,y>〔2t=[0:0.05:2*pi];y1=cos<t-0.25>;y2=sin<t-0.5>;plot<t,y1>holdonplot<t,y2>5、基本绘图控制绘制[0,4π]区间上的x1=10sint曲线,并要求：〔1线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；〔2坐标轴控制：显示围、刻度线、比例、网络线〔3标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；t=[0:0.1:4*pi];x1=10*sin<t>;plot<t,x1,'r-.+'>;%画图,显示红色、点划线、标记加号；axis<[0,15,-10,10]>;%定义显示围,横轴为[0,15],纵轴为[-10,10]；title<'曲线x1=10sint'>;%显示标题；xlabel<'T轴'>;ylabel<'X1轴'>;%显示坐标轴名称；set<gca,'xminortick','on'>;set<gca,'yminortick','on'>;%显示刻度线；gridon%显示网络线

6、基本程序设计〔1编写命令文件：计算1+2+…+n<2000时的最大n值；〔2编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序,求2的0到n次幂的和。〔3如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入y或Y时〔表示是,x自动赋为1；当从键盘输入n或N时〔表示否,x自动赋为0；输入其他字符时终止程序。<1>s=0;i=0;while<s<2000>i=i+1;s=s+i;endi=i-1,s=s-is=1954i=62<2>sum1=0;fori=0:15sum1=sum1+2^i;enddisp<['用for循环所求的值为'num2str<sum1>]>;sum2=0;i=0;whilei<16sum2=sum2+2^i;i=i+1;enddisp<['用while循环所求的值为'num2str<sum2>]>;结果：用for循环所求的值为65535用while循环所求的值为65535实验二控制系统的模型及其转换一、实验目的1、掌握建立控制系统模型的函数及方法；2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数；3、熟悉控制系统模型的连接方法；4、掌握典型系统模型的生成方法。二、实验容：1.控制系统模型1.1系统的模型为试建立系统的传递函数模型。s=tf<'s'>;G=4*<s+2>*<s^2+6*s+6>/s/<s+1>^3/<s^3+3*s^2+2*s+5>Transferfunction:4s^3+32s^2+72s+48s^7+6s^6+14s^5+21s^4+24s^3+17s^2+5s1.2已知单输入双输出系统的零极点模型建立系统的零极点模型。s=zpk<'s'>;g11=3*<s+12>;g21=4*<s+5>*<s+3>;G=[g11;g21]/<s+3>/<s+4>/<s+5>Zero/pole/gainfrominputtooutput...3<s+12>#1:<s+3><s+4><s+5>4<s+5><s+3>#2:<s+3><s+4><s+5>1.3给定系统的状态空间表达式,建立系统的状态空间模型。A=[-2.8,-1.4,0,0;1.4,0,0,0;-1.8,-0.3,-1.4,-0.6;0,0,0.6,0];B=[1;0;1;0];C=[0,0,0,1];D=zeros<1,1>;G=ss<A,B,C,D>a=x1x2x3x4x1-2.8-1.400x21.4000x3-1.8-0.3-1.4-0.6x4000.60b=u1x11x20x31x40c=x1x2x3x4y10001d=u1y10Continuous-timemodel.2.控制系统模型的转换2.1将1.1的模型转换为零极点模型s=zpk<'s'>;G=4*<s+2>*<s^2+6*s+6>/s/<s+1>^3/<s^3+3*s^2+2*s+5>Zero/pole/gain:4<s+2><s+1.268><s+4.732>s<s+1>^3<s+2.904><s^2+0.09584s+1.722>2.2将1.2的模型转换为状态空间模型s=zpk<'s'>;g1=3*<s+12>;g2=4*<s+5>*<s+3>;G=[g1;g2]/<s+3>/<s+4>/<s+5>;ZTFC=ss<G>结果a=x1x2x3x1-310x20-42x300-5b=u1x10x20x34c=x1x2x3y13.3750.3750y200.51d=u1y10y20Continuous-timemodel.2.3将1.3的模型转换为零极点模型A=[-2.8,-1.4,0,0;1.4,0,0,0;-1.8,-0.3,-1.4,-0.6;0,0,0.6,0];B=[1;0;1;0];C=[0,0,0,1];D=zeros<1,1>;G=ss<A,B,C,D>;X=zpk<G>Zero/pole/gain:0.6<s^2+s+1.54><s+1.4>^2<s+1.061><s+0.3394>3.控制系统模型的连接:已知两个系统求按串联、并联、系统2联接在反馈通道时的负反馈系统的状态方程。A1=[0,1;1,-2];B1=[0;1];C1=[1,3];D1=[1];A2=[0,1;-1,-3];B2=[0;1];C2=[1,4];D2=[0];G1=ss<A1,B1,C1,D1>;G2=ss<A2,B2,C2,D2>;G=G2*G1G3=G1+G2G4=G1/<1+G1*G2>结果：a=x1x2x3x4x10100x2-1-313x30001x4001-2b=u1x10x21x30x41c=x1x2x3x4y11400d=u1y10Continuous-timemodel.a=x1x2x3x4x10100x21-200x30001x400-1-3b=u1x10x21x30x41c=x1x2x3x4y11314d=u1y11Continuous-timemodel.a=x1x2x3x4x5x6x1010000x21-2-1-3-1-4x3000100x4001-214x5000001x600-1-3-2-7b=u1x10x21x30x40x50x61c=x1x2x3x4x5x6y113-1-3-1-4d=u1y11Continuous-timemodel.>>4、典型系统的生成：4典型二阶系统试建立时的系统传递函数模型。s=tf<'s'>;H=36/<s^2+2.4*s+36>结果Transferfunction:36s^2+2.4s+365、连续系统的离散化：对连续系统在采样周期T=0.1时进行离散化。s=tf<'s'>;G=6*<s+3>/<<s+1>*<s+2>*<s+5>>;G1=c2d<G,0.1>结果:Transferfunction:0.02552z^2+0.002704z-0.01601z^3-2.33z^2+1.786z-0.4493Samplingtime:0.1实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析一、实验目的1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析3、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析二、实验容：1、时域分析1.1、某系统的开环传递函数为试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线,并求最大超调量>>den=[20]den=20>>num=[1836400]num=1836400>>G=tf<den,num>Transferfunction:20s^4+8s^3+36s^2+40s>>Gc=feedback<G,1>Transferfunction:20s^4+8s^3+36s^2+40s+20>>step<Gc>1.2、典型二阶系统编程求：当分别取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的单位阶跃响应曲线。>>s=tf<'s'>;>>G=6^2/<s^2+2*0.2*6*s+6^2>;>>G1=6^2/<s^2+2*0.4*6*s+6^2>;>>G2=6^2/<s^2+2*0.6*6*s+6^2>;>>G3=6^2/<s^2+2*0.8*6*s+6^2>;>>G4=6^2/<s^2+2*1.0*6*s+6^2>;>>G5=6^2/<s^2+2*1.5*6*s+6^2>;>>G6=6^2/<s^2+2*2.0*6*s+6^2>;>>step<G,G1,G2,G3,G4,G5,G6>;绘制出的曲线如下：1.3、典型二阶系统传递函数为：绘制当：分别取2、4、6、8、10、12时的单位阶跃响应曲线。>>s=tf<'s'>;>>G=2^2/<s^2+2*0.7*2*s+2^2>;>>G1=4^2/<s^2+2*0.7*4*s+4^2>;>>G2=6^2/<s^2+2*0.7*6*s+6^2>;>>G3=8^2/<s^2+2*0.7*8*s+8^2>;>>G4=10^2/<s^2+2*0.7*10*s+10^2>;>>G5=12^2/<s^2+2*0.7*12*s+12^2>;>>step<G,G1,G2,G3,G4,G5>绘制出的曲线如下：2、根轨迹分析根据下面负反馈系统的开环传递函数,绘制系统根轨迹,并分析使系统稳定的K值围。>>s=tf<'s'>;>>G=1/s*<s+1>*<s+3>;>>rlocus<G>绘制出的图形如下：使得K值稳定的围是0<K<12.43、频域分析典型二阶系统传递函数为：绘制当：取2、4、6、8、10、12时的伯德图>>s=tf<'s'>;>>G=2^2/<s^2+2*0.7*2*s+2^2>;>>G1=4^2/<s^2+2*0.7*4*s+4^2>;>>G2=6^2/<s^2+2*0.7*6*s+6^2>;>>G3=8^2/<s^2+2*0.7*8*s+8^2>;>>G4=10^2/<s^2+2*0.7*10*s+10^2>;>>G5=12^2/<s^2+2*0.7*12*s+12^2>;>>bode<G,G1,G2,G3,G4,G5>绘制出的图形如下：绘制当：分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的伯德图。>