MATLAB基础知识考试复习总结.docx

精品名师归纳总结第一章基础 系统仿真是依据被讨论的真实系统的数学模型讨论系统性能的一门学科,现在尤指利用运算机去讨论数学模型行为的方法,即数值仿真。集运算,可视化及编程于一身。其主要产品模块构成：（） （ ） toolbox（ 3 ） MATLABCompiler （ 4 ） simulink5 stateflow6 Real-Time Workshop 。3MATLAB语言被称为第四代运算机语言。有以下几个主要特点：编程效率高。使用便利。高效便利的科学运算。先进的可视化工具。开放性、可扩展性强。运行时动态连接外部 C或 FORTRA应N 用函数。在独立 C或 FORTRA程N 序中调用 MATLAB函数。输入输出各种及其他标准格式的数据文件。创建图文并茂的技术文档。特别应用工具箱。高效仿真工具Smulink 。4 变量命名规章：变量名、函数名对字母大小写敏锐。变量名第一个字母必需是英文字母（只能是英文、数字和下连线） 。5 realz 求复数 Z 实部imagZ 求复数 Z 虚部absz 求复数 Z的模 angleZ 求复数 Z 的相角（单位是弧度） callback 回校函数 mdata=csvread engdata.txt clc清除指令窗clf清除图形窗cd 设置当前工作目录clear清除工作空间储存的变量edit打开 M文件编辑器exit 、quit关闭、退出 MATLAB6c=3+5ic=3+5*ia=3;b=5;c=a+b*i1. 3e-42.78e23A. 转置 S.*BS./B B.S A.n7CommandHistory （历史指令）窗记录着用户在命令指令窗中所输入过的全部指令行,且全部这些被记录的指令行都能被复制,并送到指令窗中再运行。8Workspace Browser 工作空间浏览器）也叫内存浏览器,他储存了指令窗所使用过的全部变量（除非有意删除 , 可通过该浏览器对内存变量进行操作。10 点击 MATLAB桌面工具条上的？图标,或挑选下拉菜单项【Help 】,都能供应帮忙。仍供应现场帮忙, 用鼠标点亮指令并点击右键, 在弹出的菜单中挑选【 Help On Selection】。其次章数据及其运算1简 单 数 组 生 成 方 法 ： 逐 个 元 素 输 入 法 。 冒 号 生 成 法 x=a:intc:b; x=linspacea,b,n=a:b-a/n-1:b;logspacew1,w2,n2>> diag3,3,3产生对角形数组ans =300030003>> eye3产生单位数组ans =100010001>> magic3产生魔方数组ans =816可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结357492>> ones3产生全 1 数组ans =111111111>> rand3产生 0、1 间随机数组ans =0.81470.91340.27850.90580.63240.54690.12700.09750.9575>> zeros3产生全 0 数组ans =000000000>> zeros3,2ans =0000003 一位数组寻访>> x=2.0000 1.0472 1.7321 3.0000+5.0000i;>> x1=x3 x1 =1.7321>> x2=x1 2 4x2 =2.00001.04723.0000 + 5.0000i>> x3=x2:endx3 =1.04721.73213.0000 + 5.0000i>> x4=x4:-1:1x4 =3.0000 + 5.0000i1.73211.04722.00004 二维数组寻访： A（：,j 表示 A 矩阵的第 j 列全部元素。 A（i ,：）表示 A 矩阵第 i 行全部元素。 A（1:3 ,2:4 ）表示对 A 矩阵取第 13 行,第 24 列中全部元素。例： >> A=rand3,5A =0.11900.34040.75130.69910.54720.49840.58530.25510.89090.13860.95970.22380.50600.95930.1493>> A1=A1,:A1 =0.11900.34040.75130.69910.5472>> A2=A1:2,2:5A2 =0.34040.75130.69910.54720.58530.25510.89090.1386>> A3=A1,3,2,5 A3 =0.34040.54720.22380.14935 非数（ Not a Number 指的是 0/0 、 / 、0x 之类的运算,用 NaN或 nan 表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结含义实线虚线点划线双划线符号bgrcmykw含义蓝绿红青品红黄黑白2grid on画出分格线gridoff不画分格线box on使坐标封闭boxoff使坐标开启示。非数参加运算所得结果也是非数,具有传递性。非数没有大小,不能比较两个非数的大小。6 在 MATLAB中,空数组除了用 表示外,某维或如干维长度均为0 的数组都是空数组。7 规律运算符：& 与| 或 非第三章数据和数组的可视化1 例 t=0:pi/50:2*pi'% 生成（ 101x1 的时间采样列向量k=0.4:0.1:1;%生成（ 1x7）的行向量X=cost*k;plotX。Plott,X%生成（ 101x7 的矩阵绘制曲线,横坐标为每列元素对应的下标以 t 为横坐标, X 为纵坐标,按 Y 的列数绘制曲线线型符号-：-.- -颜色titles书写图名textx,y,s在（ x,y 处写字符注释xlables横坐标轴名ylables纵坐标轴名hold on,hold off多层叠绘axis （0,1,-1,17） 坐标范畴alpha0 完全透亮, alpha0.5半透亮, alpha1完全不透亮plotyyX1,Y1,X2,Y2双纵坐标shadingflat,interp,faceted3 viewaz,el通过方位角、俯视角设置视点,例view（-82,58）Viewvx,xy,xz通过直角坐标设置视点3 M 文件包括 M脚本文件和 M函数文件。 M脚本文件的执行过程与在指令窗中直接输入指令的成效一样,但效率更高。 M函数文件与脚本文件类似之处在于他们都是一个扩展名为“ .m”的文件。 M函数文件通常由以下几个部分组成：函数定义行、 H1行、函数帮忙文本、函数体、注释。legends1,s2,） 在图的右上角建立图例3 例： t=0:0.02:2*pi; x=sint;y=cost;z=cos2*t; plot3x,y,z,'b-',x,y,z,'bd' box onlegend'链','宝石' 4 >>x=-4:4;y=x;X,Y=meshgridx,y; Z=X.2+Y.2;subplot1,3,1,surfX,Y,Z%曲面图subplot1,3,2,meshX,Y,Z%网线图subplot1,3,3,plot3x,y,x.2+y.2。 box on% 曲线图5>> x,y=meshgrid-3:0.1:3,-2:0.1:2;z=x.2+2*x.*exp-x.2-y.2-x.*y; subplot1,2,1,meshx,y,zaxis-3,3,-2,2,-0.5,1.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结title'toushi'hidden off%透视被叠压图形subplot1,2,2,meshx,y,z>> title'xiaoyin'hidden on%消隐被叠压图形>> axis-3,3,-2,2,-0.5,1.0第四章 MATLAB编程1for x=array说明：循环体执行的次数由数组array 的列数打算commands例： for x=0.2:0.2:0.8 endb=sqrt1-x2;end2while expression说明：当 expression为真时,执行循环体直commands到为假end3if expressionif expressioncommandscommands endelseend4 ezplotf 其中 f=fx,y为用符号函数表示的隐函数例： ezplotx2+x*y+y2 - 105x,y=ginputn该指令用鼠标从图形上猎取 n 个点的坐标 （x,y ）6 例：用冒泡法对数组 A=1 6 8 9 3 5 6进行升序排序解： >> r=lengthA;for i=1:r-1 for j=i+1:rif Ai>Aj%Ai<Aj时,进行降序排序temp=Ai;Ai=Aj;Aj=temp;end endend y=A第五章 系统模型1 运算机仿真过程：建模。模型实现。仿真分析。2num=5,3;den=1,6,11,6;%sys=tfnum,den sys=tfnum,denTransfer function:5 s + 3s3 + 6 s2 + 11 s + 6sys=tf5 3,1 6 11 6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Transfer function:5 s + 3s3 + 6 s2 + 11 s + 6 z=-0.6;p=-3 -2 -1;sys=zpkZ,P,K k=5;sys=zpkz,p,k Zero/pole/gain: 5 s+0.6s+3 s+2 s+1>> sys=zpk-0.6,-3 -2 -1,5Zero/pole/gain:5 s+0.6s+3 s+2 s+1>> z,p,k=zpkdatasys,'v' z =-0.6000p = -3-2-1k =5>> num,den=tfdatasys,'v'num =0053den =161163 pzmapsys注：该指令将在 S平面上用符号“ O”表示零点,符号“ X”表示极点。4 例：延时模型。 Gs=e-0.5t5s+3/s3+6s2+11s+6num=5 3 ;sys=tfnum,den,'inputdelay',tao den=1 6 11 6;sys=zpkz,p,k,'inputdelay',tao sys=tfnum,den,'inputdelay',0.5Transfer function:5 s + 3exp-0.5*s *s3 + 6 s2 + 11 s + 65 串联模型： sys=seriessys1,sys2=sys1*sys2 并联模型： sys=parallelsys1,sys2=sys1+sys2 反馈连接： sys=feedbacksys1,sys2,sign第六章系统时间响应及其仿真1 对连续时间系统进行数字动态仿真,主要有两种方法：基于数值积分的仿真方法。基于离散相像法的仿真方法。2 数值积分方法所得到的离散数值解只是精确解的近似,其误差来自于两个方面,即舍入误差和局部截断误差。 舍入误差与运算步长 h 成反比, 局部截断误差可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结与 h 成正比,明显挑选一个合适的积分步长可使总误差达到最小。3 数值积分常用方法：欧拉法、梯度法、龙格- 库塔法、 Gear 法4 stepsys stepsys,Tfinal stepsys,T阶跃响应仿真说明： sys 是系统模型。 Tfinal 为仿真时间,如省略就由系统默认。 T 为仿真时间向量,T=T0:dt:Tfinal,dt 为连续系统离散化的采样周期, T0 为仿真开头时间。5 impulsesys脉冲响应仿真6U,T=gensigType,Tau 信号发生器 u,t=gensig square,5,10 说明： Type 为信号类型： sin 、square 、pulse 。Tau 为信号周期。 U为信号值向量。 T 为与 U对应的时间向量。7 lsimsys,U,T任意输入相应函数8 initial （sys,x0 ）用于运算零输入状态下,由初始状态 x0 所引起的响应,只能用于状态空间模型。9T,y =ode45 f ,tspan,yo,options为一种单步显式,变步长 RK-45 算法,用于求解非刚性微分方程。 ode23 也一样。 ode113 属于多步法,求解非刚性。10 例：已知某系统运动方程及初始条件为：y1'=y2y3; y2'=-y1y3;y3'=-2y1y2 y10=0;y20=0.5;y30=-0.5求时间区间 t=0,20 微分方程的解。解:1 建立描述系统微分方程的 m-函数文件 rigit.m function dy=rigitt,ydy=zeros3,1; dy1=y2*y3;dy2=-y1*y3;dy3=-2*y1*y2;2 编写调用函数 rigit的 M文件,并执行T,y=ode45'rigit',0,20,0,0.5.-0.5; PlotT,y:,1,'r',T,y:,2,'b*',T,y:3,'k-.' legend'y1','y2','y3'11 已知二阶微分方程y"-1-y2y'+y=0y0=0,y'0=1求时间区间 t=0,20微分方程的解。解：（1）将微分方程表示成一阶微分方程组：y1=y;y1'=y2; y2'=1-y12y2-y1(2) 建立描述系统微分方程的 m-函数文件 vdp.m function dy=vdpt,ydy=zeros2,1; dy1=y2;dy2=1-y12*y2-y1（ 3）编写 MATLAB主程序,并执行 T,y=ode45'vdp',0,20,0,1;PlotT,y:,1,'r-',T,y:,2,'b:'legend'y1','y2'第七章系统频率响应及其仿真可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 频率响应是指系统对谐波输入的稳态响应。频率特性是指系统在正弦信号作用下,稳态输出与输入之比对频率的关系特性。Gjw=Xojw/Xijw=Ajwejw2 绘制 G s=11s+1/ss2+15s+4的幅频特性曲线和相频特性曲线解： num=11,11;den=1 15 4 0;w=0.05:0.01:0.5*pi;Gw=polyvalnum,j*w./polyvalden,j*w; mag=absGw;%（ p=0） wc<wg系统稳固theta=angleGw;wc>wg不稳固subplot2,1,1,plotw,mag;grid on;title'幅频特性） ylable'|G|' subplot2,1,2,plotw,theta; grid on;title'相频特性）Xlable'omegarad/s',ylable'deg'3 多项式函数 Y=polyvalP,XP: 系数向量 X ：自变量4 系统频率响应函数 freqsb,a,w b、a 为传递函数分子分母系数向量h=freqsb,a,w0 指定正实角频率,返回响应值。h,w=freqsb,a 自动确定 200 个频率点,返回响应值和对应角频率freqsb,a,w绘制对指定正实角频率向量的幅值和相频特性曲线。5nyquistsys绘制 nyquist 图nyquistsys,w指定频率范畴 w,绘制 nyquist 图nyquistsys1, sys2, , sysn,w在同一坐标系绘制多个 nyquist Re,Im,w=nyquistsys返回频率响应的实部和虚部及对应w,不绘图 6 bodesys绘制 bode 图bodemagsys仅绘制幅频 bode 图7marginsys绘制 Bode图,标出幅值与相位裕度。kg,y,wg,Wc=margin（sys） 返回幅值裕度 kg, 相位裕度 y, 相位穿越频率 Wc和幅值穿越频率 Wg,不绘制 Bode 图。第八章 掌握系统的综合校正1 掌握系统的性能指标大体上可分为两类,即频域指标和时域指标。2 已知系统传递函数为 Gs=5s+1/s3+4s2+6s+5,求最大超调量 Mp,调整时间 ts 和峰值时间 tp.解： >> num=5 5;den=1 4 6 5;sys=tfnum,den; finalvalue=polyvalnum,0/polyvalden,0; y,t=stepsys;%y=lim sYs=limGsyp,k=maxy;tp=tk;Gs=Ys/1/s=sYs Mp=100*yp-finalvalue/finalvalue; len=lengtht;whileylen>0.98*finalvalue&ylen<1.02*finalvalue len=len-1;end;ts=tlen;stepsys3 已知单位负反馈系统的开环传递函数为Gk=10/ss+1s+5, 求其单位斜坡输入时,系统稳态误差。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解： G k=zpk,0 -1 -5,10;Xi=zpk,0 0,1;sys=1/1+Gk;Es=sys*Xi;%dcgainsys=lim syssess=dcgaintf1 0,1*Es;% 运算稳态偏差 ss=lim sEs t=0:0.05:10;xi=t;Es=Xis/1+GsHsy=lsimsys*Gk,xi,t;Es=HsE1s plott,xi,'r-.',t,y,t,xi-y','k: legend'shuru','shuchu',wucha',0;xlable'ts',ylable'fuzhi、wucha'4 频域指标包含：（1）开环频域指标： 主要指幅值穿越频率 Wc,幅值裕度频率 Kg, 相位裕度 等：（2）闭环频域指标：谐振峰值Mr,谐振频率 Wr,闭环频宽 Wcc等。5 PID 校正例：设校正前开环传递函数为G（s）=4/2s+10.5s+10.05s+1,设计滞后掌握器使系统相位裕度为60 度,开环增益为 49。解：（ 1）运算转变增益前后,系统开环对数频率特性Gp=tf1,2,1*tf1,0.5,1*tf1,0.05,1*4;Gp1=Gp*49/4:figure1,margainGp figure2,margainGp1（ 2）运算转变增益后,具有期望相位裕度的系统开环对数幅频穿越频率WcW=logspace-1,2,100;稳态误差： ess=lim et=lim sE1s mag,ph=bodeGp1,W;稳态偏差： ss=limt=lim sEs mag=reshapemag,100,1;GBs=XOs/XIs=Gs/1±G（s） Hs ph=reshapeph,100,1;wc=interp1ph,W,-110(3) 确定校正环节mag110=interp1ph,mag,-110; Beta=mag110 T1=6/Wc;BT1=Beta*T1; Gc=tfT1,1,BT1,1(4) 系统校核sys=Gc*Gp1figure3,marginsys(5) 时间响应比较figure4 subplot2,1,1,stepfeedbackGp1,1,-1 subplot2,1,2,stepfeedbacksys,1,-1, r 可编辑资料 - - - 欢迎下载