MATLAB与控制系统仿真实验指导书 .docx
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1、精品名师归纳总结MA TLAB与把握系统仿真试验指导书( 2021 年第一版)西安邮电学院自动化学院2021 年 6 月可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目 录前言 .0MATLAB 语言试验工程1试验一 熟识 MA TLAB 集成环境与基础运算1试验二 MA TLAB 的基本运算4试验三 MA TLAB 图形系统6试验四 MA TLAB 程序设计9试验五 MA TLAB 函数文件10试验六 MA TLAB 数据处理与多项式运算11试验七 SIMULINK仿真试验14可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结前言MATLAB 产品家族是美国 MathWorks 公司开发的用
2、于概念设计、算法开发、建仿照真、实时实现的理想的集成环境.是矩阵试验室( MatrixLaboratory )的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值运算的高级技术运算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和 SIMULINK两大部分 .MATLAB 由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路,使得 MATLAB 在多种领域都有宽敞的应用空间,特别是在科学运算、建仿照真以及系统工程的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具,它将数值分析、矩阵运算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科
3、学争论、工程设计以及必需进行有效数值运算的众多科学领域供应了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如 C、Fortran )的编辑模式,代表了当今国际科学运算软件的先进水平 .MATLAB 软件工具在自动化专业、测控技术与仪器和电气工程及其自动化等专业的本科生学习中,经常用来运算、仿真和设计,特别是MATLAB软件的仿真功能,能使同学对所学学问有更加深化的懂得和分析.MATLAB与把握系统仿真课程,和自动把握原理、现代把握理论、数字信号处理、电力电子技术等重要的专业课程相互支撑、相辅相成,同时也有利于同学完成课程设计和毕业设计等实践教案环节.本试验指导书共设置了12
4、 个试验工程,分别从MA TLAB工作环境熟识、 MA TLAB的基本运算、 MATLAB绘图功能、 MATLAB基本程序设计、 SIMULINK仿真试验、滤波器设计及仿真、把握系统仿真及电力电子系统仿真等试验工程,通过选取的上机试验,可使同学更好的熟识 MATLAB软件的功能,把握MATLAB程序设计的一般方法,培养同学的应用开发能力.每个试验 2 个小时左右,不同的专业可依据需求自行选择 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结试验留意事项1. 试验开头前,应先检查本组电脑设备是否工作正常,MATLAB软件工作是否正常.2. 试验时每位同学应独立完成试验任务,防止抄袭.3. 试验
5、后应准时将试验数据进行记录与存盘,防止因电脑故障或其它缘由造成试验数据的丢失 .4. 测量数据或观看现象要认真细致,实事求是.5. 试验终止后,试验记录交指导老师查看并认为无误后,方可关掉电脑离开.6. 自觉遵守学校和试验室治理的其它有关规定.试验报告要求(包含预习报告要求和最终报告要求)每次试验后,应对试验进行总结,即试验数据进行整理,绘制波形和图表,分析试验现象,撰写试验报告.试验报告除写明试验名称、日期外,仍包括:1. 试验名称2. 试验目的3. 试验设备及条件4. 试验内容及要求5. 试验程序设计程序代码6. 试验结果及结果分析试验结果要求必需客观,有数据的可以记录数据,没有数据的简洁
6、描述试验现象.结果分析是对试验结果的理论评判.7. 试验中显现的问题及解决方法8. 试验的收成与体会MATLAB语言试验工程试验一 熟识 MATLAB集成环境与基础运算一、试验目的1. 熟识启动和退出MA TLAB软件的方法、熟识MATLAB软件的运行环境 .2. 熟识 MATLAB命令窗口的组成 .3. 熟识 MATLAB的基本操作 .4. 把握建立矩阵的方法 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5. 把握 MATLAB各种表达式的书写规章以及常用函数的使用.二、试验设备及条件运算机一台(带有MA TLAB6.5或以上版本的软件环境).三、试验原理1. MA TLAB 的启动M
7、ATLAB系统的启动有三种常见方法:1) 使用 Windows “开头 ”菜单 .2) 运行 MATLAB系统启动程序 matlab.exe. 3)利用快捷方式 .2. MA TLAB 系统的退出要退出 MA TLAB 系统,也有三种常见方法:1)在 MA TLAB主窗口 File 菜单中选择 Exit matlab 命令 . 2)在 MA TLAB命令窗口输入Exit 或 Quit 命令 .3)单击 MATLAB主窗口的 “关闭 ”按钮 .3. MA TLAB 帮忙窗口进入帮忙窗口可以通过以下三种方法:1) 单击 MATLAB主窗口工具栏中的help 按钮 .2) 在命令窗口中输入helpw
8、in 、helpdesk 或 doc.3) 选择 help 菜单中的 “ matlab help选项”.4. MA TLAB 帮忙命令1) help 命令在 MA TLAB命令窗口直接输入help 命令将会显示当前帮忙系统中所包含的全部工程, 即搜寻路径中全部的目录名称.同样,可以通过 help 加函数名来显示该函数的帮忙说明.2) lookfor 命令help 命令只搜寻出那些关键字完全匹配的结果,lookfor 命令对搜寻范畴内的m 文件进行关键字搜寻,条件比较宽松.3) 模糊查询用户只要输入命令的前几个字母,然后按tab 键,系统就会列出全部以这几个字母开头的命令.5. 赋值语句可编辑资
9、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1) 变量表达式2) 表达式6. 矩阵的建立1) )直接输入法:将矩阵的元素用方括号括起来,按矩阵行的次序输入各元素,同一行的各元素之间用空格或逗号分开,不同行的元素之间用分号分开.2) 利用 m 文件建立矩阵3) 利用冒号表达式建立一个向量e1:e2:e34) 利用 linspace 函数产生行向量 linspacea,b,n.四、试验内容1. 练习下面指令:cd, clear, help, who, whos, dir, path, save, load.2. 建立自己的工作目录MYWORK和 MYDATA ,并将它们分别加到搜寻路径的前面或者后面
10、.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 求122 * 7432的算术运算结果.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4. 先求以下表达式的值,然后显示MATLAB工作空间的使用情形并储存全部变量.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 1)2sin85 0z12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1e12212i可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 2) z2In x21x , 其中x0.455可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 3) z3e0.3ae 0.3a2si
11、n a0.3In 0.32a , a3.0,2.9,2.8,.,2.8,2.9,3.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 4) z4t 2 ,t 21t 22t0 t1 t1, 2t12 ,其中 t30 : 0.5 : 2.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结提示:用规律表达式求分段函数值.5. 利用 MATLAB的帮忙功能分别查询path、plot2d 、min 、round 函数的功能和用法.123441316已知 A34787, B2033657327求以下表达式的值:A+6*B和 A-B+I (其中 I 为单
12、位矩阵)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A*B 和 A.*B A3 和 A.3 A/B 及 BA1234530166789101769A1112131415, B02341617181920970212223242541311A,B 和A ( 1 , 3 ,:)。 B2 7设有矩阵 A 和 B(1) 求它们的乘积C。(2) 将矩阵 C 的右下角 3*2 子矩阵赋给 D 。(3) 观看 MATLAB工作空间的使用情形 . 8完成以下操作:( 1)求100,999 之间能被 21 整除的数的个数 .提示:先利用冒号表达式,再利用find 和 length 函数 .( 2)建立一个字
13、符串向量,删除其中的大写字母.提示:利用 find 函数和空矩阵试验二 MATLAB的基本运算一、试验目的1. 把握建立矩阵的方法.2. 把握 MATLAB各种表达式的书写规章以及常用函数的使用.3. 能用 MATLAB进行基本的数组、矩阵及符号运算.4. 把握矩阵分析的方法以及能用矩阵求逆法解线性方程组.二、试验设备及条件运算机一台(带有MA TLAB6.5或以上版本的软件环境).可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三、试验内容1. 利用 diag 等函数产生以下矩阵 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结008a075b230204050708可编辑资料 - - -
14、 欢迎下载精品名师归纳总结2. 利用 reshape函数将3. 产生一个均匀分布在(4. 已知:1 题中的 a 和 b 变换成行向量 .-5, 5)之间的立刻矩阵( 102),要求精确到小数点后一位.12344131A34787B2033657327求以下表达式的值:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1K 11A6 *B 和 K 12ABI(其中 I 为单位矩阵)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2K 21A * B 和K 22A. * B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3K 31A 3 和 K 32A
15、.3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4K 41A / B 和K 42BA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5K 51 A, B和 K 52 A1,3, :; B 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5下面是一个线性方程组:1 / 21/ 31/ 4x10.951 / 31 / 41 / 5x20.671 / 41 / 51 / 6x30.52可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(1) 求方程的解 .(2) 将方程右边向量元素b3 改为 0.53
16、,再求解,并比较b3 的变化和解的相对变化.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6. 利用 randn 函数产生均值为0,方差为 1 的 66 正态分布随机矩阵C,然后统计C 中大于 -0.3,小于 0.3 的元素个数 t.7. 建立一个矩阵A ,找出矩阵中值大于1 的元素,并将它们重新排列成行向量B,例如0152834938A.036210055128. 读以下程序,说明指令sprintf 、 fprintf 、 sscanf的作用? randstate,0。a=rand2,2。s1=num2stra s_s=sprintf%.10en,a fprintf%.5g,a可编辑资料
17、- - - 欢迎下载精品名师归纳总结s_sscan=sscanfs_s,%f,3,2试验三 MATLAB图形系统一、试验目的1. 把握绘制二维图形的常用函数.2. 把握绘制三维图形的常用函数.3. 熟识利用图形对象进行绘图操作的方法.4. 把握绘制图形的帮忙操作.二、试验仪器和设备运算机一台(带有MATLAB6.5或以上版本的软件环境).三、试验原理1二维数据曲线图(1) 绘制单根二维曲线plotx,y 。(2) 绘制多根二维曲线 plotx,y 当 x 是向量, y 是有一维与 x 同维的矩阵时,就绘制多根不同颜色的曲线 .当 x, y 是同维矩阵时,就以 x, y 对应列元素为横、纵坐标分
18、别绘制曲线,曲线条数等于矩阵的列数 .(3) 含有多个输入参数的plot 函数 plotx1,y1,x2,y2,xn,yn(4) 具有两个纵坐标标度的图形plotyyx1,y1,x2,y2 2图形标注与坐标把握1) title 图形名称 。2) xlabel( x 轴说明) 3) ylabel( y 轴说明) 4) text( x, y 图形说明)5) legend(图例 1,图例 2, )6) axis ( xmin xmax ymin ymax zmin zmax)3. 图形窗口的分割subplot( m,n,p )可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4. 三维曲线plot3
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