2022年《计算机仿真》 .pdf

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1、一、实验目的1学习 MATLAB 的基本矩阵运算；2学习 MATLAB 的点运算；3学习复杂运算。二、实验基本知识1. 基本矩阵运算；2. 多项式运算；3. 代数方程组；4. 数值微积分。5.plot(x,y)绘制由 x,y 所确定的曲线；6. 图形窗口的分割；7. 图形编辑窗口的使用。三、实验内容1. 给 a,b,c赋如下数据 : 6,46,23,4,2,6,3,8,0, 1,3568382412487,278744125431cba1) 求 a+b,a*b,a.*b,a/b,a./b,a2,a.2的结果 . 执行 M 文件：% clc;clear all;close all; a=1 3

2、4;5 12 44;7 8 27; b=-7 8 4;12 24 38;68 -5 3; c=1,0,8,3,6,2,-4,23,46,6; a+b a*b a.*b a/b a./b a2 a.2 % 获得结果为：ans = 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - -6 11 8 17 36 82 75 3 30 ans = 301 60 130 3101 108 608 1883 113 413 ans = -7 2

3、4 16 60 288 1672 476 -40 81 ans = 0.0966 0.0945 0.0080 -3.6125 1.5838 -0.5778 -1.9917 0.9414 -0.2682 ans = -0.1429 0.3750 1.0000 0.4167 0.5000 1.1579 0.1029 -1.6000 9.0000 ans = 44 71 244 373 511 1736 236 333 1109 ans = 1 9 16 25 144 1936 49 64 729 2) 求 c 中所有元素的平均值、最大值. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

4、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 执行 M 文件为：% ave=mean(c) Max=max(c) % 执行结果为：ave = 9.1000 Max = 46 3) 求 d=b(2:3,1,3). 执行 M 文件为：% d=b(2:3,1,3) % 执行结果为：d = 12 38 68 3 2. 求解方程001987654321X。执行 M 文件为：% A=1,2,3;4,5,6;7,8,9; b=1;0;0; c=pinv(A)*b % 执行结果为：c = -0.63

5、89 -0.0556 0.5278 3. 已 知 有 理 分 式)()()(xDxNxR， 其 中)5.0)(3()(33xxxxN，)125)(22()(232xxxxxD。求该分式的商多项式和余多项式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 执行 M 文件为：% format rat n=conv(3,0,1,0,1,0,0,0.5); d=conv(1,2,-2,5,2,0,1); q,r=deconv(n,d);

6、 cn=商多项式为;cd=余多项式为; disp(cn,poly2str(q,x),disp(cd,poly2str(r,x) % 执行结果为：商多项式为0.6 x - 1.44 余多项式为-4.4409e-016 x6 + 8.8818e-016 x5 + 21.88 x4 - 5.34 x3 - 5.52 x2 + 4.58 x - 2.88 4.（1）求解 Lorenz模型的状态方程，a=16， b=4， c=45， 初值在 (0,1)中取值。（2）并在同一个图形窗中给出图题、横坐标、纵坐标名称。并利用图形编辑器将三幅图用不同的颜色和线性表示。编写函数文件 DxDt.m % functi

7、on xdot=DxDt(t,x) a=16;b=4;c=45; xdot=a*(x(2)-x(1);c*x(1)-x(2)-x(1)*x(3);x(1)*x(2)-b*x(3); % 保存为“ DxDt.m”的函数文件。执行 M 文件为：% clear all;close all;clc; tspan=0,30; x0=0.5;0.4;0.6; tt,xx=ode45(DxDt,tspan,x0); subplot(2,1,1) plot(tt,xx(:,1) xlabel(t),title(x1(t) subplot(2,1,2) plot(tt,xx(:,3) xlabel(t),tit

8、le(x3(t) % 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 051015202530-40-2002040tx1(t)051015202530020406080tx3(t)图 1. 5.（1）画出teytsin5.0的曲线，（2）在图中用“小红圈”标出第一次使y=0.6的那点位置。（1）保留上一题的函数文件DxDt.m，编写 M 文件：% clear all;close all;clc; tspan=0,30; x0=

9、0.5;0.4;0.6;tt,xx=ode45(DxDt,tspan,x0); subplot(3,1,1),plot(tt,xx(:,1),-b) xlabel(t) ylabel(x1(t) title(Lorenz 模型图 ) legend(fontsize14it x1(t) hold on subplot(3,1,2),plot(tt,xx(:,2),r*) xlabel(t) ylabel(x2(t) legend(fontsize14it x2(t) subplot(3,1,3),plot(tt,xx(:,3),go) xlabel(t) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

10、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - ylabel(x3(t) legend(fontsize14it x3(t) % 执行所得图像为：051015202530-50050tx1(t)Lorenz 模 型 图 x1(t)051015202530-50050tx2(t) x2(t)051015202530050100tx3(t) x3(t)图 2 （2）保留上述函数文件DxDt.m，执行 M 文件：% clear all;close all;clc; t=-2

11、*pi:pi/50:2*pi; y=exp(-0.5*t).*sin(t); plot(t,y) hold on tt=t(find(y=0.6);tm=min(tt) plot(tm,0.6,ro,MarkerSize,10) text(tm,0.6,fontsize16leftarrowUpsilon=0.6) % tm = -6.2204 执行结果的图像为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - -8-6-4-20

12、2468-4-2024681012=0.6图 3 6. 试编写程序，用图形表示连续调制波形 y=sint*sin(9t)及其包络线、零点。注释：包络线：（1）信号处理：一个高频调幅信号，它幅度是按低频调制信号变化的。如果把高频调幅信号的峰点连接起来，就可以得到一个与低频调制信号相对应的曲线。这条曲线就是包络线。 （连接谱线顶点的曲线就是包络线）（2）几何：在几何学中， 某个曲线族的包络线 （Envelope） ，是跟该曲线族的每条线都有至少一点相切的一条曲线。执行 M文件为：% clear all;close all;clc; t=(0:pi/100:pi); y1=sin(t)*1,-1;

13、y2=sin(t).*sin(9*t); t3=pi*(0:9)/9; y3=sin(t3).*sin(9*t3); plot(t,y1,r:,t,y2,-bo) hold on plot(t3,y3,s,MarkerSize,10,MarkerEdgeColor,0,1,0,MarkerFaceColor,1,0.8,0) axis(0,pi,-1,1) hold off % 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 执

14、行结果为：00.511.522.53-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81图 4 7绘制出如图所示的二阶系统1costyet 的阶跃响应。执行的 M 文件为：% clear all;close all;clc; t=6*pi*(0:100)/100; y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t); plot(t,y,r-,LineWidth,3) hold on tt=t(find(abs(y-1)0.05);ts=max(tt); plot(ts,0.95,bo,MarkerSize,10) hold off axis(-inf,6*pi,0.6,inf)

15、 set(gca,Xtick,2*pi,4*pi,6*pi,Ytick,0.95,1,1.05,max(y) set(gca,XtickLabel,2*pi;4*pi;6*pi) set(gca,YtickLabel,0.95;1;1.05;max(y) grid on text(13.5,1.2,fontsize12alpha=0.3) text(13.5,1.1,fontsize12omega=0.7) cell_string1=fontsize12uparrow; cell_string2=fontsize16 fontname 隶书镇定时间 ; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

16、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - cell_string3=fontsize6; cell_string4=fontsize14rmt_s = num2str(ts); text(ts,0.85,cell_string,Color,b,HorizontalAlignment,Center) title(fontsize14it y = 1 - e -alpha tcosomegat) xlabel(fontsize14 bft rightarrow) y

17、label(fontsize14 bfy rightarrow) % 执行结果为：2*pi4*pi6*pi0.9511.05max(y)=0.3=0.7镇定时间ts = 9.6133 y = 1 - e - tcostt y图 5 四、实验总结Simulink 作为 Matlab 工程软件的重要功能，在计算机仿真课程的学习中起着极其重要的作用。通过对计算机仿真的学习，我们熟悉了常见系统模型，掌握了简单系统模型的建立。但是，计算机仿真是一门内容丰富的课程，我们还要在今后不断学习，深入了解。五、参考文献1 刘卫国 .MATLAB 程序设计教程 M.北京 :中国水利水电出版社，2010. 2 薛定宇，陈阳泉.基于 MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用M.北京:清华大学出版社， 2002. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -