MATLAB及Simulink应用实验指导书+答案.docx
-.MATLAB 及应用实验指导书班级：姓名：学号： 总评成绩：-总结资料实验 04051001 MATLAB 语言基础 1实验 04051002 MATLAB 科学计算及绘图 4 实验 04051003 MATLAB 综合实例编程 6实验 04051001MATLAB 语言基础操作成绩报告成绩1 实验目的1) 熟悉 MATLAB 的运行环境2) 掌握 MATLAB 的矩阵和数组的运算3) 掌握 MATLAB 符号表达式的创建4) 熟悉符号方程的求解2 实验内容说明：从下面的题目、第 14 章课后习题中任选 10 题，学号为奇数的选择奇数号题，学号为偶数的选择偶数号题，并在答案之前标注题目来源，例如“课本第1 章题 2”、“指导书题 3”等。可以采用 notebook 格式输出结果（关于notebook 请查阅其他参考资料，或上网搜索）例如：4课本第 4 章题 1.一个半径为r 的求体积V 和表面积A 分别为:V = 3 p r3、 A = 4p r 2a.给出以下程序的伪代码描述：计算当0 £ r £ 3米时的V 和A，并同时绘制V 相对于A 的图形。b.编写和运行部分a 中所描述的程序。解 ：clc,clear; r=0:0.1:3;V=4/3*pi*r.3; A=4*pi*r.2; plot(A,V);grid on;xlabel('Surface Area'); ylabel('Volume');12010080em60oV402000204060Surface Area801001201. 在一个已知的测量矩阵 T（100×100）中，删除整行全为 0 的行，删除整列内容全为 0 的整列（判断某列元素是否为 0 方法：检查T(: ,i).*(T(: ,j)是否为 0）。2. 假设汽车系在下列各年度的人口统计如表所示年份大一新生类别学士毕业生2002102822003120100200498942005105972006121110试用一个二维矩阵 STU 表示上述数据，并请计算出下列各数值：（1） 汽车系在 20022006 年之间的每年平均新生、毕业生人数。（2） 5 年来汽车系共有多少毕业生？（3） 在哪几年，新生数目比毕业生多？（4） 5 年来每年的毕业生对新生的比例平均值为何？3. 完成下列矩阵运算：（1） 使用 randn 产生一个（10×10）的矩阵A（2） 计算 B=（A+A）/2。请注意，B 一定是一个对称矩阵（3） 计算矩阵B 的特征向量e e e （使用函数 eig）1 210（4） 验证在i 不等于j 的情况下，e 和 e 的内积必定为 0ij4. 下列 MATLAB 语句用于画出函数 y(x) = 2 e-0.2 x 在0,10的值。x = 0:0.1:10;y = 2*exp(-0.2*x);plot(x, y);利用 MATLAB 的 M-文件编辑器创建一个新的 M-文件，输入上述代码，保存为文件 test1.m。然后在命令窗口中输入 test1 执行这个文件。看得到什么结果？5. 熟悉 MATALB 帮助的使用：1) 通过以下两种方式得到关于 exp 函数的帮助（a） 在命令窗口中输入 help exp 命令；（b） 运用帮助空间窗口。2) 使用 lookfor 命令寻找以 10 为底的对数函数。6. 假设 u=1 和 v=3,用 MATLAB 语句编写下列语句a. 4u 3vb. 2v-2 /(u + v)c. v3 /(v3 - u 3 )d. 4p v2 / 37. 应用 MATLAB 帮助窗口查找显示当前目录的命令。a) MATLAB 启动时的当前目录是什么？b) 创建一个新的目录 mynewdir，并将其改变为当前目录。然后打开 M-文件编辑窗口，增加以下语句：% create an input array from -2*pi to 2*pi t = -2*pi:pi/10:2*pi;% calculate|sin(t)| x=abs(sin(t);%plot result plot(t,x);把此文件以 test2.m 为文件名保存，然后在命令窗口中输入 test2 执行此文件。c) 关闭绘图窗口，返回到原始目录，然后在命令窗口中输入 test2。看有何情况发生，为什么。3 思考题1.MATLAB 中，数组与矩阵在表示与应用上有哪些区别。实验 04051002 MATLAB 科学计算及绘图操作成绩报告成绩1 实验目的1) 熟悉 MATLAB 所提供的常用数值计算的函数(方程（组）的求解、插值、拟合)；2) 掌握 MATLAB 二维图形绘制命令及其图形控制（plot、loglog、contour、polar 等）；3) 熟悉 MATLAB 三维图形绘制命令及其图形控制(mesh、surf 等)。2 实验内容说明：从下面的题目、第 58 章课后习题中任选 10 题，学号为奇数的选择奇数号题，学号为偶数的选择偶数号题，并在答案之前标注题目来源，例如“课本第7 章题 2”、“指导书题 3”等。可以采用 notebook 格式输出结果（关于notebook 请查阅其他参考资料，或上网搜索）1.求 f(x) = 4x6-x+x3-95 在（0，100）上最大值、最小值，根。（使用函数 fminbnd、roots） 2.求解常微分方程x=-x+x+1，x(0)=1，x(0)=0（使用函数 dsolve）3. 已知 t=an2+bn，测得对应数据如下：（多项式插值 interp1） t = 0,20,40,60,80,100,120,140,160,183.5;n = 0,1153,2045,2800,3466,4068,4621,5135,5619,6152;试求a 和b 的值。4. 请用梯形法、辛普森法分别计算积分值ò 10x 2 + x + 1dx （trapz、quad）5. 计算二重积分ò1 ò2 (x 2 + y 2 + xy + 2x + y + 1)dxdy （使用函数dblquad）0 06. 矩阵 M=1,2,6; 4,2,7; 8,9,3，求 M 的 LU 分解，QR 分解，对角阵，特征值分解。（使用函数 lu、qr、shol、eig）7. a=3,A=4,b=a2,B=b2-1,c=a+A-2B,C=a+B+2c，求 C。（使用函数 solve）8. 用两种方法求解 Ax=b 的解。（A 为四阶随机矩阵，b 为四阶向量，自己创建）。9. 建立一个 5×5 矩阵，分别用polyval 函数和polyvalm 函数将矩阵代入函数f(x)=1.35+0.0668x+0436x2+0.695x3，计算出结果并比较。10.f (x) = x 3 + (x - 0.8) 2 /( x + 1.25)3 - 5(x + 1/ x) ，用两种方法求函数的根，并求其极值与零点。11. 假设汽车系在 2004、2005、2006 年的人员组成如表所示：年份大一新生类别学士毕业生2002102822003120100200498942005105972006121110a) 请用 bar3 命令来画出上述数据的立体长条图b) 请用各种你可以想到的方法，在上述图形中加入各种解释和说明的文字。12. 内燃机总厂生产的 492Q 发动机，由试验测得的转矩特性为：发动机转速n（r·min-1）10001500200025003000350038004000发动机转矩T（N · m）135.33 147.10 152.98 156.91 147.10 138.27 133.37 125.53试求出转矩特性（T = f(n)）的多项式表示，并作出发动机的外特性图（要有适当的标注）。3 思考题1. MATLAB 求多项式的根是用什么方法，与传统方法相比有何优点2. 画出横坐标在（-15，15）上的 ysin(x) 函数的曲线，应该使用什么命令。3. 请思考网络线有什么作用，为什么要对图形进行标注。实验 04051003 MATLAB 综合实例编程操作成绩报告成绩1 实验目的1) 了解 Windows 界面编程的基本概念和方法掌握MATLAB 程序设计的方法；2) 掌握 MATLAB/Simulink 的使用方法和基本步骤；3) 将 MATLAB 应用到所学专业。2 实验内容说明：本次实验为“MATLAB 编程综合实例”，不同专业的同学应结合自己的专业进行 实验。例如，车辆工程相关专业的同学可对汽车性能（汽车理论课程所研究的性能） 进行仿真，材料工程专业同学可结合工程热力学、传热学等课程的内容参照进行。下面的两道题必选一道；再可从第 9 章课后习题中任选 7 题，学号为奇数的选择奇数号题，学号为偶数的选择偶数号题，并在答案之前标注题目来源，例如“课本第 1 章题 2”、“指导书题 2”等。可以采用 notebook 格式输出结果（关于 notebook 请查阅其他参考资料，或上网搜索）1. 建立二自由度汽车 SIMULINK 模型。-.(k + k12)b + 1 (aku11- bk )w2r- k = m(v. + uw )1r.(ak1- bk2)b +(a 2 ku1+ b 2 k )w2r- ak d = I w1zr更改参数，观察不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应。1） MATLAB 指令窗口下输入指令simulink，打开 simulink 编辑器并新建一个 mdl。2） 分别将两个拉入编辑窗口，并命名为 k1、k2。3） 将拉入编辑窗口并双击打开属性窗口，将“List of signs”改为“+”，命名为 k1+k2，再将 k1、k2 与之相连。4） 如步骤 2）创建B，将拉入编辑窗口，再将 k1+k2、B 与之相连。5） 分别将、拉入编辑窗口，更改相应属性并连线-总结资料-.HK14区(1:1斗勾 B沁：叩·6） 如步骤 2）创建a、b，将丿丿昌拉入 2 个编辑窗口并双击打开属性窗口，分别将“Expression”改为“u*u”， “u*u”。a'ab'b7） 采用如上方法，得到最终框图。·· 沁了 a雪k1J.b门，KZ!.，8） 点击运行仿真，结束后双击“Scope”与“Scope1”观察曲线-总结资料9） 更改 k1、k2 等参数，运行仿真，不同参数下前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应曲线。2. 结合汽车理论知识，针对汽车某项性能设计一仿真软件，要求可根据输入参数绘制相应曲线。（选做一题）1) 动力性计算，参数见汽车理论习题1.3 设计完成以下工作：a） 可进行整车参数输入；b） 计算最高车速、加速时间（2 档起步 070km/h），最大爬坡度； c） 绘制驱动力阻力平衡图、汽车加速时间曲线、汽车爬坡度图。2) 经济性计算，参数见汽车理论习题1.3，2.7 设计完成以下工作：a） 可进行整车参数输入；b） 计算显示 3352-83 规定的六工况循环行驶的百公里油耗；c） 绘制汽车功率平衡图、最高档及次高档等速百公里油耗曲线。3) 制动性计算，参数见汽车理论习题4.3 设计完成以下工作：a） 可进行整车与制动系统参数输入；b） 计算同步附着系数、空载制动距离、满载制动距离； c） 计算前部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离； d） 计算后部管路损坏时的空载制动距离、满载制动距离；e） 绘制空、满载的理想制动力分配曲线，利用附着系数曲线、制动效率曲线。4) 操作稳定性计算，参数见汽车理论习题5.11 设计完成以下工作：a） 可进行整车参数输入；b） 计算显示稳定形因数K、特征车速、静态储备系数 ay=1.4； c） 绘制稳态横摆角速度曲线；d） 绘制时瞬态响应曲线。3 思考题结合本次试验，谈谈学习 MATLAB 的心得体会
