计算机仿真实验.pdf
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1、 计算机控制技术及仿真 实验指导姓 名:谭 富 强学 号:200810601117班 级:电 子 一班攀枝先老温机电工程学温二00、耳十月实验一 Mat lab环境语法及数学运算(验证性实验)一、实验目的1、掌 握M a t l a b软件使用的基本方法;2、熟 悉M a t l a b的数据表示、基本运算方法;3、熟 悉M a t l a b绘图命令及基本绘图控制。二、实验仪器与软件1.P C机 1台2.M A T L A B 6.X 环境三、实验原理M A T L A B环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。M A T L A B 有 3 种窗口,即:命令窗口(T h
2、 e C o m m a n d Wi n d o w)、n r文件编辑窗口(T h e E d i tWi n d o w)和图形窗口(T h e F i g ur e Wi n d o w),而 S i m ul i n k 另外又有 S i m ul i n k 模型编辑窗口。1 .命令窗口(T h e C o m m a n d Wi n d o w)当M A T L A B启动后,出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“”后面输入交互的命令,这些命令就立即被执行。在M A T L A B中,一连串命令可以放置在一个文件中,不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件
3、名,这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为 后 缀,所以称为n r文件。2.m-文件编辑窗口(T h e E d i t Wi n d o w)我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件,或者编辑已经存在的m-文件。在M A T L A B主界面上选择菜单“F i l e/Ne w/M-f i l e”就打开了一个新的m-文件编辑窗口;选择菜单“F i l e/O p e n”就可以打开一个已经存在的m-文件,并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。四、实验内容:1、帮助命令使 用h e l p命令,查 找s q r t (开方)函数的使用方法;2、矩阵运算(1)矩阵的乘法已知
4、 A=l 2;3 4:B=5 5;7 8;求 A 2*BZ =1 0 5 1 1 5229 251(2)矩阵除法已知 A=l 2 3;4 5 6;7 8 9;B=l 0 0;0 2 0;0 0 3;A B,A/BC =1.0 e+0 1 6 *-0.4 50 40.9 0 0 7-0.4 50 41.80 1 4-3.6 0 291.80 1 4-1.3 51 12.7 0 22-1.3 51 1D =1.0 0 0 0 1.0 0 0 0 1.0 0 0 04.0 0 0 0 2.50 0 0 2.0 0 0 07.0 0 0 0 4.0 0 0 0 3.0 0 0 0(3)矩阵的转置及共辗
5、转置已知 A=5+i,2-i,l:6*i,4,9-i;求 A.,A C =5.0 0 0 0 +2.0 0 0 0 -1.0 0 0 01.0 0 0 0 il.O O O O i0 +4.0 0 0 09.0 0 0 0 -6.0 0 0 0 i1.0 0 0 0 iD =5.0 0 0 0 -l.O O O O i2.0 0 0 0 +1.O O O O i1.0 0 0 0(4)使用冒号选出指定元素0-4.00009.0000+6.O O O O i1.O O O O i已 知:A=l 2 3;4 5 6;7 8 9 ;求 A中 第 3 列 前 2 个元素;A中所有列第2,3 行的元素;
6、A=l 2 3;4 5 6;7 8 9 B=A(1:2,3)C=A(2:3,:)A =1 2 34 5 67 8 9B36C =4 5 67 8 9(5)方括号口用 m a g i c 函数生成一个4阶魔术矩阵,删除该矩阵的第四列A=m a g i c(4)B=A(:,1:3)A =16231351110897612414151B =16 2 35 11 109 7 64 14 153、多项式(1)求多项式p(x)=x 3+2x+4的根p=l 024 x=r oot s(p)p =10 2 4x =0.5 8 9 80.5 8 9 8-1.17 9 5(2)已知+1.7 4 4 5 i-1.7
7、 4 4 5 iA=l.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 ,求矩阵A的特征多项式;P=1.0000-6.9 000-7 7.26 00-8 6.1300 6 04.5 5 00求特征多项式中未知数为2 0时的值;A=l.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 p=p ol y(A)y=p ol y v a l(p,20)A =1.20003.00005.00000.9 0005.00001.7 0005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000P=1.0000
8、-6.9 000-7 7.26 00-8 6.1300 6 04.5 5 00y =7.27 7 8 e+004把矩阵A作为未知数代入到多项式中;A=l.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 p=p ol y(A)y=p ol y v a l(p,A)A =1.20003.00005.00000.9 0005.00001.7 0005.00006.00003.00009.000001.00001.00002.00003.00004.0000p =1.0000-6.9 000-7 7.26 00-8 6.1300 6 04.5 5 00y =1.0e+003*0
9、.38 01-0.4 5 4 5-1.9 9 5 10.4 6 01-1.9 9 5 10.209 3-1.9 9 5 1-2.8 8 8 0-0.4 5 4 5-4.8 9 7 80.6 04 60.4 35 30.4 35 30.08 4 0-0.4 5 4 5-1.16 17基本绘图命令(1)绘制余弦曲线y=c os (t),t e 0,2(2)在同一坐标系中绘制余弦曲线y=c os(t-0.25)和正弦曲线y=s i n(t-0.5),t e 0,2 JT 1-100.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.80.812345675、基本绘图控制t绘制 0,4 口 区间上的x l
10、=10s i n t 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;t=0:0.2:4*p ix=10*s i n(t)p l ot (t,x,,+-r,)(2)坐标轴控制:显示范围、刻度线、比例、网络线(3)标注控制:坐标轴名称、标题、相应文本;五、实验要求利用所学知识,完成上述各项实验内容,并将实验过程和实验步骤和结果写在报告中。实验二 MATLAB数值运算与绘图(验证性实验)一、实验目的1.熟悉Ma t l a b 中各类数据,尤其是矩阵的定义、赋值和运用。2.了解Ma t l a b 的矩阵分析函数以及求线性方程组的数值解;3.熟悉多项式运算函数、数值插值。二、实验仪
11、器与软件1.PC 机 1 台2.MA T LA B 6.X 环境三、实验原理1.创建矩阵的方法a.直接输入法规则:矩阵元素必须用 括住;矩阵元素必须用逗号或空格分隔;在 内矩阵的行与行之间必须用分号分隔。逗号和分号的作用:逗号和分号可作为指令间的分隔符,m a t l a b 允许多条语句在同一行出现。分号如果出现在指令后,屏幕上将不显示结果。b.用 m a t l a b 函数创建矩阵:空 阵 m a t l a b 允许输入空阵,当一项操作无结果时,返回空阵;r a n d 随机矩阵;e y e 单位矩阵;z e r o s 全部元素都为 0的矩阵;。n e s 全部元素都为1 的矩阵c.
12、矩阵的修改:可用T 键找到所要修改的矩阵,用一键移动到要修改的矩阵元素上即可修改;指令修改:可以用A(*,*)=*来修改。2 .矩阵运算a.矩阵加、减(+,一)运算规则:(1)相加、减的两矩阵必须有相同的行和列两矩阵对应元素相加减。(2)允许参与运算的两矩阵之一是标量。标量与矩阵的所有元素分别进行加减操作。b.矩阵乘(.*,./,.)运算规则:A 矩阵的列数必须等于B 矩阵的行数标量可与任何矩阵相乘。c.矩阵乘方-a n,a p,p aa p a 自乘p次累,对于p的其它值,计算将涉及特征值和特征向量,如果p是矩阵,a 是标量,a-p 使用特征值和特征向量自乘到p次毒;如 a,p 都是矩阵,a
13、 p则无意义。d.多项式运算m at l ab语言把多项式表达成一个行向量,该向量中的元素是按多项式降基排列的。f (x)=an xn+an-1xn-1+.+l o aO可用行向量p=an an-1.al +a0 表示;p o l y -产生特征多项式系数向量e.代数方程组求解m at l ab中有两种除运算左除和右除。四、实验内容1.输入下列向量(矩阵)g =1 2 3 4 ;h =L 4 3 2 1;g =1 2 3 4 h =4 3 2 1g =12 3 4h1 3 2 :12 .分别执行以下数组点运算 s i =g +h,s 2 =g.*h,s 3=g/h,s 4 =g.2,s 5 =
14、2.hg =1 2 3 4 h =4 3 2 1s i =g +hs 2 =g.*hs 3=g.hs 4 =g.2s 5 =2.hs i =5 5 5 5s 2 =4 6 6 4s 31894s 4 =14916s 5 =16 8423.输入下列特殊矩阵 A=A=eye(10)A=ones(5,10)A=rand(10,15)A=randn(5,10)A=zeros(5,10)A =A =1000000000010000000000100000000001000000000010000000000100000000001000000000010000000000100000000001A =1
15、1111111111111111111111111111111111111111111111111A =Columns 1 through 130.4514 0.6085 0.0841 0.1210 0.2319 0.43980.1370 0.4225 0.2974 0.3759 0.1939 0.62730.0439 0.0158 0.4544 0.4508 0.2393 0.34000.8188 0.8560 0.0492 0.0099 0.9048 0.69910.0272 0.0164 0.4418 0.7159 0.0498 0.31420.4302 0.4902 0.6932 0.
16、4199 0.5692 0.39720.93420.26440.16030.312 7 0.19 0 1 0.35 33 0.8 9 2 8 0.0 7 8 4 0.365 1 0.8 7 2 90.8 9 0 3 0.8 15 9 0.65 0 1 0.7 5 37 0.6318 0.4 1360.0 12 9 0.5 8 69 0.15 36 0.2 7 31 0.64 0 8 0.39 32 0.2 37 90.7 34 9 0.4 60 8 0.9 8 30 0.7 9 39 0.2 34 4 0.65 5 20.38 4 0 0.0 5 7 6 0.67 5 6 0.2 5 4 8
17、0.19 0 9 0.5 9 15 0.64 5 80.68 7 3 0.4 5 7 4 0.5 5 2 7 0.9 2 0 0 0.5 4 8 8 0.8 37 60.68 31 0.367 6 0.69 9 2 0.8 65 6 0.8 4 39 0.119 7 0.9 6690.34 61 0.4 5 0 7 0.4 0 0 1 0.8 4 4 7 0.9 316 0.37 160.0 9 2 8 0.6315 0.7 2 7 5 0.2 32 4 0.17 39 0.0 38 1 0.664 90.1660 0.4 12 2 0.19 8 8 0.367 8 0.335 2 0.4 2
18、 5 30.0 35 3 0.7 17 6 0.4 7 8 4 0.8 0 4 9 0.17 0 8 0.4 5 8 6 0.8 7 0 40.15 5 6 0.9 0 16 0.62 5 2 0.62 0 8 0.65 5 5 0.5 9 4 70.612 4 0.69 2 7 0.5 5 4 8 0.9 0 8 4 0.9 9 4 3 0.8 69 9 0.0 0 9 90.19 11 0.0 0 5 6 0.7 334 0.7 313 0.39 19 0.5 65 7C o l u m n s 14t h r o u g h 150.7 1650.5 1130.7 7 640.4 8 9
19、 30.18 5 90.7 0 0 60.9 8 2 70.8 0 660.7 0 360.4 8 5 00.114 60.664 90.365 40.14 0 00.5 6680.8 2 300.67 390.9 9 9 40.9 6160.0 5 8 9A =-1.0 10 6-0.64 36 0.0 0 0 00.8 9 5 60.5 68 9-0.2 34 00.62 320.2 37 9 0.38 9 9 -0.9 4 9 90.614 5 0.38 0 3-0.317 90.7 310-0.2 5 5 60.118 40.7 9 9 0-1.0 0 7 8 0.0 8 8 0 0.
20、7 8 120.5 0 7 7 -1.0 0 9 1 1.0 9 5 00.5 7 7 9-0.37 7 50.314 80.9 4 0 9-0.7 4 2 0 -0.635 5 0.5 69 01.69 2 4 -0.0 19 5 -1.8 7 4 00.0 4 0 3-0.2 9 5 91.4 4 35-0.9 9 2 11.0 8 2 3-0.5 5 9 6-0.8 2 170.5 9 13-0.0 4 8 2 0.4 2 8 20.67 7 1-1.4 7 5 1-0.35 100.2 12 0-0.1315 0.4 4 37 -0.2 65 6A =M =0 00 000 00000
21、 00 000 00000 00 000 00000 00 000 00000 00 000 00004.输入下列矩阵及矩阵函数A=2 0-1;1 3 2 ;B=l 7 -1;4 2 3;2 01;M =A*B%矩阵A与B按矩阵运算相乘d e t _ B =d e t(B)%矩阵A的行列式r an k _ A =r an k (A)%矩阵A的秩i n v _ B 二i n v (B)%矩阵B的逆矩阵 V,D=e i g(B)%矩阵B的特征值矩阵V与特征向量构成的矩阵DX=A/B%A/B =A*B-1,即 XB=A,求XY =B A%B A =B-1*A,即 B Y=A,求Y0 14 -317
22、13 10d e t _ B =2 0r an k _ A =2-0.7 0 9 40.7 4 4 40.7 4 4 4-0.667 5-0.35 9 9+0.0 2 18 i-0.35 9 9 -0.0 2 18 i-0.2 2 63-0.5 5 8 7-0.0 60 7 i-0.5 5 8 7 +0.0 60 7 iD =7.2 68 0000-1.634 0+0.2 8 61i000-1.634 0 -0.2 8 61iX0.4 0 0 0 -1.4 0 0 0 3.60 0 00.0 0 0 0 1.5 0 0 0 -2.5 0 0 05.多项式运算 p=l 20-56%表示多项式px
23、)=/+2 x,-5 x+6 r r=r o o t s(p)%求多项式p的根 p p=p o l y(r r)%由根的列向量求多项式系数 s=0 0 1 2 3%表不多项式s(x)=X?+2 x+3 c=co n v (p,s)%多项式乘积 d=p o l y d e r(p)%多项式微分 x=l:0.1:2;y=p o l y v al(p,x)%计算多项式的值p=l 20-56 r r=r o o t s(p)p p=p o l y(r r)s=0 01 23 c=co n v (p,s)d=p o l y d e r(p)x=-l:0.1:2;y=p o l y v al (p,x)1
24、20-56r r =-1.8 64 7 +1.35 8 4 i-1.8 64 7 -1.35 8 4 10.8 64 7 +0.6161i0.8 64 7 -0.6161iPP=1.0 0 0 02.0 0 0 00.0 0 0 0 -5.0 0 0 0 6.0 0 0 0s =0 0 12 3-4 -30 -5C o l u m n s 1 t h r o u g h 1310.0 0 0 0 9.69 8 1 9.38 5 6 9.0 5 4 1 8.69 7 6 8.312 5 7.8 9 7 67.4 5 4 1 6.9 8 5 6 6.4 9 8 1 6.0 0 0 0 5.5 0
25、2 1 5.0 17 6C o l u m n s 14 t h r o u g h 2 64.5 62 1 4.15 36 3.8 12 5 3.5 616 3.4 2 61 3.4 336 3.614 14.0 0 0 0 4.62 61 5.5 2 9 6 6.7 5 0 1 8.32 9 6 10.312 5C o l u m n s 2 7 t h r o u g h 3112.7 4 5 6 15.67 8 1 19.1616 2 3.2 5 0 1 2 8.0 0 0 01.0 0 0 02.0 0 0 00.0 0 0 0-5.0 0 0 06.0 0 0 0d =460-5C
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